煤矿瓦斯治理抽采技术应用杨松涛

煤矿瓦斯治理抽采技术应用杨松涛

杨松涛

(山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司山西高平048400)

摘要：在煤矿开采中，煤矿瓦斯事故会对生产作业人员的生命安全构成威胁，影响煤矿生产的规模以及生产效益。对此，必须采取有效的煤矿瓦斯事故预防以及治理策略，坚持安全生产技术准则，充分应用“先抽后采”理念，对瓦斯进行合理的抽采以及利用，促进煤矿行业的可持续发展。基于此,以下对煤矿瓦斯治理抽采技术应用进行了探讨,以供参考。

关键词：抽采;瓦斯治理;煤矿;应用

引言

随着我国社会经济的逐步发展，以及对煤矿安全生产的逐步重视，我国已经把瓦斯抽采当作了煤矿安全生产的关键内容，并把其运用在突出以及高瓦斯的矿井中。随着煤矿监管部门明确了检测监控、先抽后采的煤矿瓦斯治理措施，更突显了瓦斯抽采在煤矿瓦斯治理中的关键作用。

1抽采技术的理论概念及相关概述

抽采技术的理论概念是在本世纪初，在认真总结了我国煤矿开采安全管理工作经验的过程中提出的，目的是为了建立长效的安全管理制度，并以瓦斯防治工作为实践目的，体现以预防为主、治本为策的技术应用理念。从我国实际事故发生的原因、解决措施及预防措施方面，对“先抽后采”的开采技术理念进行分析。煤层瓦斯不宜在采前进行抽放，因此在采挖的过程中，应结合瓦斯释放量的大小，根据开挖煤层的具体施工条件，制定合理的开采流程，并防止产生煤和瓦斯突然喷出的现象。

2煤矿瓦斯治理抽采现状

我国含煤矿地层主要为石炭二叠纪，在经过多次地壳运动后，有些矿区隆起，或者产生这周以及其他地壳运动，这样就会造成煤层结构被破坏，煤质比较松软，煤层的渗透性比较差。在煤矿瓦斯的开采过程中，渗透性是十分重要的指标，但是确定难度较大，因此，煤矿瓦斯抽采难度比较大。通过对常见的煤矿瓦斯事故进行分析可见，瓦斯事故的形式主要有瓦斯爆炸、燃烧、中毒等等。如果煤矿矿井中的瓦斯不断聚集，并且达到一定的积聚量和浓度，则会发生瓦斯爆炸或者燃烧，如果煤矿中瓦斯体积容量达到5%～16%之间，则容易发生瓦斯爆炸事故，如果煤矿中瓦斯体积容量达到20%以上，则容易发生瓦斯燃烧事故。在煤矿瓦斯能量的释放过程中，会对周边生态环境造成不良影响，同时还会造成瓦斯资源浪费的问题。对此，在煤矿瓦斯治理过程中，必须坚持先抽后放的原则，采取有效措施对煤矿瓦斯进行抽采，尽量减小瓦斯排放量，减少矿井中瓦斯的涌出量，尽量减小对于生态环境的破坏。

3瓦斯抽采分类方法

在实际的开采环节中，瓦斯抽采分成不同的方式。(1)按照抽采系统布置方式按照抽采系统布置的方式，瓦斯抽采可以分成地面抽采和井下抽采，地面抽采直接在地表进行钻井操作，在井下的煤层进行瓦斯的抽采工作。井下抽采方式将管路安装在井下，通过钻井的方式，使管道逐渐的接近瓦斯。(2)按照抽采系统所针对的煤层按照抽采系统针对的煤层，其可以分成本煤层瓦斯抽采和邻近瓦斯抽采的方式。本煤层瓦斯抽采中，将正在开采的煤层作为抽采的对象，将抽采孔直接与开采的工作面结合在一起，沿着煤层进行抽采。邻近层瓦斯抽采是将被抽采煤层的上下层作为抽采对象，抽采孔在开采的工作面系统中。(3)按照抽采和开采的时间顺序分类按照抽采和开采的时间顺序，可以将抽采分成开采前抽采，开采中抽采和开采空区抽采。开采前的抽采工作是在煤层开采前就进行的一项工作，先对抽采的钻孔进行布置，然后再完成抽采工作。开采后的抽采工作，是完成了煤层的钻孔工作中，在进行抽采。在开采中抽采的方式，借助工作面前的支撑压力段或者前方泄压段的布置进行瓦斯抽采。

4煤矿瓦斯治理抽采技术

4.1模块化抽采

对于能够打长探钻孔、地质构成简单、煤质较硬、高程度变质的矿井来讲，所有的作业盘区都能够当作瓦斯的抽放模块，通过利用千米钻机来展开羽状千米钻孔的设计，从而使其覆盖整个盘区。（1）分支孔的成空方式。目前有后退式开分支孔与前进式开分支孔两种途径能够进行侧钻开分支孔。螺杆钻具在展开作业的过程中，悬空侧钻开分支是最方便的作业方式，简单的来讲就是直接通过导向钻具下至预开的分支点超过3米之上的部位，再通过要求对工具的角度展开纠正，通过滑动持续进行钻进，直到新的分支孔开出。（2）成孔方式的原理。使用螺杆马达达到钻井中，利用对多个方向确定的弯外管改变使用的方法，能够达到多个定向的作用。

4.2高位钻孔抽采

合理设计高位钻场和钻孔参数是确保抽采效果的有效措施之一。基于对1501综放面围岩特性的分析，参照以往施工经验，在作业面回风巷内设计布设高位钻场10个，各个钻场间间隔80m，所有钻场的布设均自回风巷下帮开口作业，直至掘设到煤层顶板为止。此外，钻场平台底板与煤层顶板法线的间隔不小于3m，每个钻场内布设8个钻孔，单孔深度120m，钻孔控制范围为回采面上隅角巷帮40m范围内。

4.3“钻墙”对煤巷挖掘展开掩护的瓦斯抽采

“钻墙”是一种在抽采的同时进行挖掘的方式，它利用扇形的样式安放抽采钻孔在卸压带中，它与巷道壁的距离较近，通俗来讲也就是使用钻孔在煤壁两边形成一道墙，因此也被叫作“钻墙”。顺着煤层向巷道中的瓦斯添加一层保护屏障，让卸压带中的深部煤体瓦斯往巷道中的区域被分隔开来，同时，通过抽采系统内的负压，分离出卸压带内转移进入钻墙中的瓦斯，从而对巷道两旁露出煤壁泄露的瓦斯展开拦截。这种抽采的问题在于：在挖掘的过程中需要挖掘出多个钻场，所以它抽放管线的作业量十分复杂且巨大，并且挖掘的作业量也很大。其优点在于：可以极大的增强对巷道两边露出煤壁中泄露瓦斯的控制，同时由于其技术与工艺非常简单易学，因此技术工作者的培训及设备的维护支出都较少。

4.4穿层钻孔瓦斯抽采效果

为了掌握底板瓦斯抽采钻孔对1号煤层开采区间对其他煤层的瓦斯治理效果，选择2个瓦斯抽采钻场对瓦斯抽采参数进行考察。对于单个瓦斯抽采钻孔，在与回采工作面距离0~-20m位置时，抽采钻孔的瓦斯抽采浓度及流量较低，且保持稳定。在距离回采面20~50m时，回采造成的底板裂隙发育，瓦斯抽采钻孔的流量及浓度均保持在高位，煤层受到的应力降低，被保护层的裂隙发育，透气性显著提升，煤层瓦斯压力降低，钻孔瓦斯流量增大。在距离回采面50~100m时，瓦斯抽采钻孔的浓度及流量逐渐减小，上层煤的采空区被矸石填充。穿层钻孔瓦斯抽采浓度及瓦斯抽采量总体表现先增后减的趋势。

结束语

在瓦斯开采安全治理的过程中，应首先在有条件的基础上尽可能的采取优先采用的原则，将区域性的瓦斯治理方法进行多样化分析，并要强调突出危险煤层采用区域性“先抽后取”采样方法的作用。

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