抽采利用技術(shù)在煤礦瓦斯防治中的有效應用

焦鵬 孫星杰 張宇昊 王澤民

摘 要：對于煤礦企業(yè)，瓦斯的抽采和利用是一項技術(shù)難題。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，以及采煤領(lǐng)域中自動化和信息化技術(shù)的普及，瓦斯的抽采和利用技術(shù)的重要性越來越突出。瓦斯氣體是煤礦作業(yè)中不可避免的安全隱患，容易誘發(fā)重大安全事故，對人員安全和機械設(shè)備造成損傷。結(jié)合瓦斯抽采利用技術(shù)的應用現(xiàn)狀，對煤礦瓦斯抽采技術(shù)的應用進行探究。

關(guān)鍵詞：煤礦;瓦斯抽采;抽采技術(shù)

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，以及煤礦瓦斯技術(shù)管理水平的提高，煤礦瓦斯事故量有所下降，瓦斯治理方面也取得了比較大的成果，但是，由于開采深度的增加和一些問題的出現(xiàn)，以及相關(guān)因素的影響，煤礦瓦斯危險性越來越強。為降低煤礦瓦斯事故發(fā)生的可能性，需要優(yōu)化和完善瓦斯抽采技術(shù)，加強瓦斯管理制度的建設(shè)。而煤礦瓦斯同時也是一種可以合理利用的資源，可以作為能源被應用于許多行業(yè)。鑒于中國地質(zhì)條件的復雜性，再加上中國大多數(shù)煤礦都屬于高復雜性的礦區(qū)，以及煤層的滲透性較差等，對中國煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)造成了一定的影響和阻礙。隨著研究的不斷深入，目前中國在瓦斯預防和治理上的一些轉(zhuǎn)變有目共睹，也取得了一些成效。

1概述

瓦斯主要是一些有機物或動物纖維，在高溫高壓的環(huán)境下發(fā)生物理化學變化分解，產(chǎn)生了瓦斯氣體。瓦斯的主要成分是甲烷，具有可燃性，無色無味。濃度一定時，如果遇到火源，很容易發(fā)生爆炸，造成安全事故， 對煤礦的工人造成生命財產(chǎn)的威脅。在煤礦生產(chǎn)中，對于煤礦瓦斯的治理和利用有著一定的理論基礎(chǔ)和制度要求，瓦斯的防治工作采用“先抽后采、以風定產(chǎn)、檢測監(jiān)控”的方針，其中強調(diào)了采煤采氣一體化的概念， 旨在全面提升煤礦的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，促進煤礦瓦斯抽采的有序開展。瓦斯主要是以瓦斯涌出的形式造成安全事故，瓦斯存在于煤層中，能夠持久而緩慢的涌出。隨著采掘等作業(yè)的進行，瓦斯涌出量逐漸增加，瓦斯?jié)舛戎饾u升高，如果瓦斯?jié)舛冗_到報警濃度，則必須停止作業(yè)活動并進行處理。瓦斯還可以通過有裂縫的位置，瞬間噴出，井下從業(yè)人員如果對作業(yè)環(huán)境內(nèi)的氣體沒有認真檢查，準備工作不到位，那么在遇到瓦斯聚集的區(qū)域，就容易造成瓦斯的瞬間噴出，此時遇到電火花就能點燃瓦斯，引起爆炸。此外，還存在瓦斯伴隨巖石與煤同時噴出的可能，這種方式對煤礦生產(chǎn)造成的破壞最大，在短期內(nèi)難以實現(xiàn)復工復產(chǎn)，且事故的處理具有更高的綜合性與難度。

2煤礦瓦斯的抽采現(xiàn)狀

在我國煤礦企業(yè)的生產(chǎn)中，瓦斯抽采的方式主要是井下抽采和地面鉆井抽采。其中，井下抽采具有技術(shù)要求低、投資成本少的特點，自20世紀40年代開始已達到技術(shù)的成熟，在煤礦企業(yè)中有廣泛的應用。能有效實現(xiàn)減少礦井與采空區(qū)瓦斯涌出，同時有效防止瓦斯泄漏。目前我國的井下瓦斯抽采存在規(guī)模小、部分地區(qū)因濃度低而無法加以利用的情況，在瓦斯抽采的工作面，瓦斯抽采量與利用量僅為73.5億立方米和25億立方米。地面瓦斯抽采系統(tǒng)建設(shè)周期長、費用高、風險大，涉及征地、環(huán)保、設(shè)計審批等諸多環(huán)節(jié)，因而對于企業(yè)來說成本較高，但從長遠來說，地面抽采的效率和安全性是井下抽采不可比擬的。因此，需要結(jié)合企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，探索瓦斯抽采的新技術(shù)、新設(shè)備和新工藝等，從而有效保障瓦斯抽采的質(zhì)量和效率，保障礦井生產(chǎn)的安全性的同時，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

3現(xiàn)有瓦斯抽采技術(shù)在煤礦開采中的應用

3.1地面預抽

針對高瓦斯煤層向低瓦斯煤層進行轉(zhuǎn)變的根本措施為地面預抽，在瓦斯地面預抽有效實現(xiàn)的情況下，才能為瓦斯安全隱患的發(fā)生給予有效避免，為煤礦生產(chǎn)提供安全性保障。任一煤礦開采過程中，通過抽采方式將高濃度瓦斯向低瓦斯含量進行轉(zhuǎn)變是一項必須的工作環(huán)節(jié)。在煤層開采之前開展的抽采工作為地面預抽，旨在將煤層瓦斯瓦斯含量給予有效降低， 確保礦井建設(shè)以及煤礦生產(chǎn)安全隱患得以有效消除。地面預抽技術(shù)顯著的特征就體現(xiàn)在抽采以及開采時間和空間并不會對其造成影響，針對地面大規(guī)模抽采井的布置工作可以在煤礦開采前的8-10a或更長時間進行開展，如此能夠為大面積瓦斯抽采工作的良好開展給予保障，相應的規(guī)?；a(chǎn)也會得以有效形成。

3.2煤礦井上井下聯(lián)動抽采

在礦井生產(chǎn)安全性給予保障的條件下，針對原有開采區(qū)的地面規(guī)劃區(qū)已經(jīng)逐漸向開拓區(qū)進行轉(zhuǎn)變，基于礦井生產(chǎn)相應規(guī)劃基礎(chǔ)上，在井下需要將掘進開拓巷道準備工作做好，這一過程中需要對瓦斯抽取形式進行積極調(diào)整，通過對地面抽采井的有效利用，將煤層裂隙以及井下施工長鉆空給予積極制造，確保井上井下聯(lián)合抽采目的得以達成，促使煤層瓦斯量得以快速降低。在煤礦瓦斯防治中通過先地面后井下聯(lián)動抽采的有效實施， 進而基于煤礦規(guī)劃對地面預抽方式進行實施，能夠促使這一區(qū)域逐漸向開拓準備區(qū)進行轉(zhuǎn)變，對于煤礦井下來說，需要將貫通施工方式給予有效實施，在施工過程中主要是采用水平長鉆孔將地面已有的抽采經(jīng)壓裂的裂縫與對應影響帶進行有效貫通，以此確保直井壓裂裂縫與順層水平鉆孔得以更好的形成，進而實現(xiàn)立體抽采網(wǎng)的有效構(gòu)成。在達到貫通要求后就需要將相應工作立即停止，并逐漸向地面井下區(qū)域卸壓抽采形式進行轉(zhuǎn)變，以此促進抽采效率的有效提升，同時也能將抽采達標時間給予全面節(jié)省。在具體開采過程中為了確保順層鉆孔預抽成效得以有效提升，就需要對進鉆孔布置方式進行積極改進，與此同時優(yōu)化鉆孔密度以及孔深等數(shù)據(jù)。在優(yōu)化鉆孔密度過程中是以有效測定抽采半徑方式應用為主，通過對鉆孔間距的合理布置，將因鉆孔間距太小而出現(xiàn)的抽采重疊所導致的抽采量減少問題給予有效避免。

3.3井下遞進抽采

在遞進抽采技術(shù)應用過程中，回采工作面的布置需要在多條巷道掘進中進行，關(guān)于外測巷道內(nèi)向下一臨近工作面長鉆孔的實施應提前進行，確保鉆孔長度與相應工作需求相匹配，促使外測巷道向下一工作面兩面巷道條帶覆蓋過程中、對長度的條件需求得以充分滿足，在對這一工作面進行掘進的過程中，需要將下一工作面掘采以及抽采工作進行開展，為下一工作面抽采時間的延長給予保障，為抽采工作實施創(chuàng)造有利條件，進而極大限度的降低回采工作面瓦斯量。在煤礦瓦斯防治過程中為確保遞進模塊抽采順利實施得以有效實現(xiàn)，通過對長鉆孔抽采特征的充分探究，能夠?qū)⒊椴尚ЧM行準確預測，在此基礎(chǔ)上能夠確保模塊抽采參數(shù)選擇的合理性。值得注意的是，對于長鉆孔來說，需要確保嚴封以及長封孔需求得以充分滿足，為鉆孔長期抽采工作開展給予保障，促進抽采效果的有效提升。

結(jié)束語：對目前中國瓦斯抽采技術(shù)所經(jīng)歷的階段進行了簡要介紹，并且針對瓦斯抽采技術(shù)進行了分析總結(jié)，同時對煤層瓦斯抽采過程中所遇到的一些技術(shù)以及理論問題進行了闡述。在瓦斯事故的預防中，瓦斯抽采技術(shù)是非常重要的，所以需要加強理論研究，同時深化和調(diào)整技術(shù)設(shè)備的研究與應用，從根本上解決煤礦瓦斯抽采安全問題。

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