煤礦瓦斯抽采技術(shù)研究及應(yīng)用探究

李小超

摘要：隨著煤礦開采向深部延伸，開采工作面瓦斯急涌的情況時有發(fā)生，極大程度危及到開采人員的生命安全，存在巨大的安全隱患。煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)采用先進(jìn)的綜合抽采技術(shù)保障瓦斯抽采過程的安全性以及高效性，通過對煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)及應(yīng)用的分析以期促進(jìn)我國抽采事業(yè)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：煤礦開采;綜合抽采;瓦斯抽采技術(shù);應(yīng)用分析

引言：隨著社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，促進(jìn)了采煤技術(shù)的發(fā)展。煤礦開采作業(yè)中，實行自動化、機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)。煤炭開采施工中，相應(yīng)擴(kuò)大作業(yè)規(guī)模、礦井開采范圍與空間。對于采空區(qū)與回采面瓦斯，涌出強(qiáng)度與速率持續(xù)加強(qiáng)，相應(yīng)擴(kuò)大涌出面積，涌出均勻性較強(qiáng)。注重防治煤炭瓦斯，會增加技術(shù)操作難度，為了滿足煤炭需求量，煤礦注重創(chuàng)新和改革生產(chǎn)技術(shù)。煤炭瓦斯安全抽采時，技術(shù)發(fā)展與改革力度不足。煤炭生產(chǎn)期間，面臨較多安全隱患，應(yīng)注重研究和分析煤礦瓦斯抽采技術(shù)。

1煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)應(yīng)用的意義

在煤礦生產(chǎn)階段，煤礦瓦斯抽采方法較多，根據(jù)煤層開采時間可以將其劃分成采前抽采、采中抽采和采后抽采.。實際上，并不是將上述抽采方式按照一定的方式組合在一起就是煤礦綜合瓦斯抽采[1]。通常情況下，對于一個煤層、一個礦井而言，通過單一的瓦斯抽采方并不能使礦井瓦斯問題得到有效解決，此時要對煤層地質(zhì)、瓦斯賦存等給予綜合考慮，通過技術(shù)方案論證來對不同抽采方法進(jìn)行優(yōu)選和組合，以此來實現(xiàn)煤礦瓦斯的最大化抽采。在煤礦開采前利用煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)可以使煤礦內(nèi)瓦斯的含量滿足8m3/t以內(nèi)的條件，從而將煤層壓力控制在0.74MPa以內(nèi)，為煤礦正常有序開采創(chuàng)造安全條件。在煤礦開采過程中利用煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)主要是控制上隅角瓦斯?jié)舛群妥鳂I(yè)面回風(fēng)流，兼顧瓦斯抽采效率與開采作業(yè)進(jìn)程。而在煤礦開采結(jié)束后利用煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)可以促進(jìn)煤礦通風(fēng)，避免發(fā)生瓦斯外泄引發(fā)安全生產(chǎn)事故。現(xiàn)階段，隨著煤礦瓦斯抽采技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)在具體應(yīng)用時有了兩個方面的極大突破，一方面實現(xiàn)了密閉空采區(qū)瓦斯的二次利用，提高了資源利用的效率，另一方面在兼顧指標(biāo)平衡的情況下，可以同步保證煤礦開采作業(yè)的正常進(jìn)行，極大程度提高煤礦開采作業(yè)效率的同時，實現(xiàn)了更加安全。

2常用的瓦斯抽采技術(shù)

2.1順層密集場鉆孔抽采技術(shù)

瓦斯區(qū)域性抽采時，合理應(yīng)用順層密集成鉆孔抽采技術(shù)。注重處理綜采面消突問題，減少工作面瓦斯?jié)舛?，充分發(fā)揮出順層密集場鉆孔技術(shù)的作用。應(yīng)用抽采技術(shù)鉆孔時，深度超過80m，孔距約為3～5m，預(yù)抽瓦斯時間高達(dá)6個月。鉆孔布設(shè)時，主要采用斜向布孔、交叉鉆孔方式，顯著提升瓦斯抽采效率。應(yīng)用斜向布孔方式，可以同時進(jìn)行抽采操作。應(yīng)用交叉布孔方式，不僅不會增加工作量，反而可以提升瓦斯抽采效率。煤礦應(yīng)用順層交叉鉆孔法，科學(xué)抽采突出層煤礦瓦斯。抽采處理之后，通過交叉鉆孔方式，減少鉆孔坍孔與堵孔問題，以免影響抽采效果。相比于平行鉆孔抽采法，合理應(yīng)用交叉鉆孔抽采法，可以顯著地提升抽采效率。

2.2遠(yuǎn)控自動化鉆孔技術(shù)

利用傳感和視頻技術(shù)，將相關(guān)參數(shù)與現(xiàn)場視頻通過安全監(jiān)控的以太網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)控操作地點，操作人員在操作地點發(fā)出控制信號觸發(fā)電動閥門控制液壓油路的導(dǎo)通與關(guān)斷、控制電機(jī)和泵組的啟停。實現(xiàn)了自動裝卸鉆桿，自動調(diào)整鉆機(jī)開孔位置、傾角、方位，自動移動鉆機(jī)、固定鉆機(jī)等[2]。對固定程序設(shè)計一鍵遠(yuǎn)控的智能化操作。鉆機(jī)采用履帶車整體結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)控點也可設(shè)置在地面。通過超聲測距儀和云臺攝像儀，實現(xiàn)遠(yuǎn)控鉆機(jī)移機(jī);通過壓力、角度傳感器等，實現(xiàn)錨固和傾角調(diào)節(jié);采用抓取式自動裝卸鉆桿、輸送鉆桿和調(diào)整鉆桿傾角（0°～90°）;鉆桿箱通過滑軌實現(xiàn)換列;儲存鉆桿數(shù)量可根據(jù)需要調(diào)整;采用姿態(tài)儀確定開孔位置。遠(yuǎn)控自動化鉆機(jī)采用原150鉆機(jī)功率，如在松藻煤電公司逢春煤礦進(jìn)行了現(xiàn)場試驗，采用地面遠(yuǎn)控方式共施工29個鉆孔，總進(jìn)尺3192m，其中150m以上鉆孔3個，最深孔進(jìn)尺167m，終孔直徑都在Ф94mm以上。在淮南礦業(yè)集團(tuán)也進(jìn)行了推廣應(yīng)用，采用井下遠(yuǎn)控方式，臺月均進(jìn)尺達(dá)到3000m以上，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。實現(xiàn)了一鍵遠(yuǎn)控、遠(yuǎn)控移機(jī)、固機(jī)、定位等功能。

2.3護(hù)孔篩管技術(shù)

對松軟突出煤層，鉆孔不護(hù)孔極易塌孔，鉆孔被堵塞使瓦斯流動困難，降低了抽采瓦斯?jié)舛?。加工成大通孔鉆桿以及帶單向開啟功能的鉆頭，鉆孔到位后，從鉆桿中心通孔插入帶有大量篩眼的非金屬護(hù)孔小管到孔底，鉆桿退鉆時護(hù)孔管雞爪反刺入孔壁使其不會被帶出。試驗表明：該技術(shù)使鉆孔抽瓦斯?jié)舛瓤商岣叩?0%以上，效果顯著。

3煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)的應(yīng)用

3.1采前抽采技術(shù)應(yīng)用

煤礦開采人員應(yīng)合理應(yīng)用保護(hù)層開采技術(shù)，通過地板巖巷網(wǎng)格向上鉆孔，通過該項技術(shù)，有助于減少煤層瓦斯含量，降低突發(fā)事故發(fā)生率。施工人員選擇適宜開采方式，全面做好瓦斯抽采工作，順利開展煤巷挖掘操作。開采深度持續(xù)加大，不斷增加瓦斯含量與壓力。當(dāng)煤層厚度比較高時，還可能增加施工危險性。施工人員應(yīng)用順層長鉆孔法，準(zhǔn)確開采應(yīng)煤層，針對淺部突出危險區(qū)，應(yīng)用順層長鉆孔演進(jìn)方式抽采。采用此種開采模式，有助于改善礦區(qū)瓦斯含量，增加壓力，順利開展瓦斯抽采工作。同時，針對瓦斯含量較少的煤層，能夠直接開采。采掘之前，瓦斯抽采技術(shù)會作用到抽采過程中，煤礦注重管理開采工作，確保開采過程的規(guī)范性。

3.2開采過程中瓦斯抽采

在開采過程中使用瓦斯抽采，其目的主要是確保開采作業(yè)的安全，保證開采作業(yè)的進(jìn)度，最為常用的煤礦瓦斯抽采技術(shù)是作業(yè)面通風(fēng)。一般情況下，煤礦開采的作業(yè)面可以分為Y型和U型，前者的作業(yè)面通風(fēng)主要使用空區(qū)埋管抽采技術(shù)、空區(qū)穿層鉆孔抽采技術(shù)、地面鉆井抽采技術(shù)等，而后者的作業(yè)面通風(fēng)主要使用空區(qū)埋管抽采技術(shù)、空區(qū)插管抽采技術(shù)、地面鉆井抽采技術(shù)和頂板走向穿層鉆孔抽采技術(shù)，兩種作業(yè)面在抽采技術(shù)的選用方面有相同之處，但也因為差異存在抽采技術(shù)適用性不一的情況[3]。特別需要注意的是，30m3/min是瓦斯涌出量的臨界點，如果瓦斯涌出量超過30m3/min，則不管是Y型作業(yè)面還是U型作業(yè)面都必須選擇走向高抽巷法，并結(jié)合大直徑傾斜鉆孔與傾斜高抽巷瓦斯抽采技術(shù)。

3.3采后抽采技術(shù)

采后抽采的主要工作內(nèi)容就是抽采頂部裂縫內(nèi)以及密封采空區(qū)的瓦斯，采后抽采技術(shù)可以提高礦區(qū)瓦斯的利用率，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。目前我國常用的采后抽采技術(shù)包括井下穿層鉆孔抽采法、地面鉆井抽采法以及密閉埋管抽采法等。采后抽采技術(shù)也是瓦斯抽采的重要內(nèi)容，因此煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)對于采后抽采技術(shù)的重視，保障瓦斯的開采安全。

結(jié)束語：隨著我國科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)實力的不斷進(jìn)步，社會對于瓦斯的需求量也逐漸增加。由于煤礦瓦斯開采過程較為危險，因此我國煤礦開采工人必須具有較高的安全意識以及操作能力。我國煤礦瓦斯企業(yè)應(yīng)當(dāng)不斷完善自身的抽采技術(shù)，提高施工人員的工作能力，這樣才能保障我國瓦斯抽采效率，促進(jìn)我國煤礦抽采技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐瑞.傾斜松軟煤層梳狀鉆孔水力壓裂治理條帶瓦斯技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2021，40（06）：106-109.

[2]張艷鵬.煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)試驗研究[J].能源與節(jié)能，2019（10）：141-142，158.

[3]張吉林，徐雪戰(zhàn)，鄒云龍.礦井瓦斯抽采達(dá)標(biāo)在線評價技術(shù)研究[J].能源與環(huán)保，2017，39（5）：51-54，59.