煤矿瓦斯抽采方法选择分析

煤矿瓦斯抽采方法选择分析

蔡旭

贵州国源矿业开发有限公司织金县化起镇永安煤矿 贵州省毕节市 552100

摘要：我国煤矿地质分布条件相对复杂，煤矿开采生产期间，瓦斯浓度相对较高的矿井普遍较多，对煤矿开采效率与生产安全性产生威胁。不过，瓦斯属于可燃气体，且高效、清洁，不会对环境产生严重污染影响。鉴于此，煤矿开采生产期间，应重视对瓦斯技术加以科学合理运用，促使煤矿开采条件能够更加安全，为煤矿开采与人员提供安全保障，能够可为社会提供能源供应，促使煤炭经济效益得以有效提高，以此促进煤炭行业良好发展。本文对煤矿瓦斯抽采方法选择进行分析，以供参考。

关键词：煤矿瓦斯；抽采方法；选择分析

引言

煤矿开采生产期间，瓦斯会对开采安全产生严重威胁影响，通过对瓦斯抽采技术加以科学合理运用，可解决瓦斯产生的威胁影响，并未水提供清洁、高效的能源。瓦斯抽采技术地进一步发展，新兴技术的实践应用，也为瓦斯抽采提供更加可靠的保障。此外，煤矿开采深度的不断增加，瓦斯抽采难度势必随之增加，需对此加以重点关注，重视技术创新，有效防范瓦斯危害影响，为安全开采提供可靠保障，以此促进煤炭行业良好发展。

1瓦斯抽采方法分类及选择的原则

瓦斯抽采是减少矿井瓦斯涌出量的根本方法。按照瓦斯的来源可将瓦斯抽采方法分为本煤层抽采、围岩抽采、邻近层抽采、采空区抽采及综合抽采等。其中，综合抽采是前4种方法中2种或2种以上方法的配合使用。在选择瓦斯抽采方法时，应综合考虑煤层赋存情况和开采技术条件，应根据瓦斯来源选择合适的抽采方法，尽可能采用综合抽采方法，以提高瓦斯抽采效果；同时，应尽可能地减少巷道施工量，利用现有的开采巷道；此外，还应便于铺设抽采管道、施工钻孔及控制施工成本等

2工作面瓦斯抽采现状

为了有效防止工作面回采过程中瓦斯涌出现象，保证工作面安全高效回采，对工作面初步采用布置本煤层瓦斯钻孔的方式进行瓦斯抽采，瓦斯钻孔采用交替式布置方式，即在运输顺槽、回风顺槽两侧煤壁均进行抽采钻孔布置，钻孔深度为100m，直径为75mm，同一侧钻孔布置间距为10m，两侧钻孔交替布置，预计工作面共需布置340个瓦斯钻孔。截至目前，28307工作面已回采200m，对工作面回采过程中超前15m进行煤层瓦斯抽采，通过现场观察发现，由于工作面瓦斯钻孔布置数量多，钻孔施工过程中无法有效对煤层进行瓦斯抽采，导致工作面在前期回采过程中瓦斯涌出量大，工作面平均瓦斯浓度（体积分数）达1.2%，回风流中平均瓦斯浓度（体积分数）达3.2%，严重威胁着工作面安全高效回采。

3平台搭建

3.1瓦斯抽采达标动态评判

根据矿井不同区域煤层地质条件、煤层瓦斯赋存规律等对抽采单元进行划分，掌握不同抽采单元原始瓦斯含量，根据抽采单元记录的煤层原始瓦斯含量及钻孔历史瓦斯抽采量，计算得到抽采单元的残余瓦斯含量。以《煤矿抽采瓦斯暂行规定》等国家与行业标准为评判依据，评判抽采单元是否达标，如评判结果未能满足抽采达标要求，平台将会继续跟踪管路瓦斯抽放量与巷道瓦斯风排量并通过数据关联实时呈现，进而更新抽采单元历史瓦斯抽排量，重新计算抽采单元达标与否，经抽采达标动态评判平台进行评判，如评判结果满足抽采达标，且抽采天数满足煤层抽采半径规定天数的要求，根据《煤矿抽采瓦斯暂行规定》、《煤与瓦斯防突细则》等国家与行业标准，进行现场验证，如在现场验证结果未能满足抽采达标，重新进行抽采达标评判，如在现场验证结果满足抽采达标，可以进行现场采掘生产。

3.2瓦斯治理场景动态展示

应用VBA、API方式进行GIS功能的定制，开发瓦斯抽采及风流相关信息图元，实现图形的放大、缩小、漫游、量测点坐标、量测距离、量测面积、局部点位地物要素查询及搜索等功能，基于数据关联功能，实现平台与监控系统底层数据融合，动态展示避灾路线、不同时期抽采单元瓦斯含量、工作面抽采量及风排量等数据与信息，结合颜色渲染、图形图框、底图标注等功能进一步实现治理场景动态展示。集成瓦斯治理信息数据库，由数据填写转为数据接口关联，通过计算机编程AI计算实时抽采率、抽采时间等关键信息，并以图形化形式实时监测。

4瓦斯抽采方法选择

4.1 煤层穿层钻孔抽采

在矿井开采煤层时，开采层上部存在很多邻近煤层。设计煤层回采工作面采用顶板迎向穿层钻孔进行邻近层瓦斯抽采。在回采工作面专用瓦斯抽采巷内，间隔一定的距离（15m），按设计角度施工顶板穿层抽采钻孔，向上邻近煤层打钻，封孔后通过连接装置与抽采系统连接，待邻近煤层卸压后抽采因受采动影响而卸压的邻近煤层瓦斯。因为各个矿井（采场）的条件不同，暂无法准确预知最佳的钻孔间距和钻孔倾角，所以在设计阶段只能借助于相似条件的经验数据来暂定。在具体施工中应通过不断试探和总结得出适合本矿井的最佳钻孔间距和倾角。顶板穿层钻孔倾角为30°~45°，钻孔深度为45~55m，钻孔直径为200mm，钻孔间距为15m。

4.2煤层现采空区低位抽采巷抽采

根据现采空区（上隅角）瓦斯情况，煤层回采工作面开采时，针对上隅角瓦斯积聚问题，设计采用低位抽采巷的瓦斯抽采方法。低位抽采巷布置在煤巷中，上覆煤层，沿煤层顶板掘进，用于解决上隅角瓦斯抽采问题。低位抽采巷的水平投影与回风顺槽的间距一般控制在15～20m范围内。低位抽采巷掘到工作面开切眼位置即可，与现采空区贯通，形成负压，从而更好地解决上隅角瓦斯积聚问题。低位抽采巷的封闭是一个关键环节，隔绝密闭墙必须严密，否则风流容易进入低位抽采巷，影响工作面通风效果。为解决上隅角瓦斯对15号煤层回采工作面的影响，采用巷道断面为10.8m2（宽×高为4m×2.7m）的低位抽采巷抽采现采空区（上隅角）瓦斯。

5定向钻孔施工

1）28307工作面在后期回采过程中共计布置2个瓦斯抽采钻场，第1个瓦斯抽采钻场布置在回风顺槽300m处，第2个钻场布置在回风顺槽700m处，每个钻场内布置8个定向钻场，每个钻孔深度为400m。2）首先将直径为93mm的合金钻头与钻机通缆钻杆进行连接，当钻孔施工深度为12m后，及时更换直径为130mm的扩孔钻头进行扩孔施工，扩孔到位后及时安装直径为122mm的无缝钢管，并采用水泥砂浆进行封孔。3）钻孔扩孔且安装封孔管后，将探管与驱动马达进行连接，并对泥浆泵进行对接安装，在钻孔施工前必须对随机测量系统进行检查。4）钻孔施工时首先开启泥浆泵，可根据泥浆泵实时压力判断钻孔孔底煤岩体情况，从而及时调整钻机钻进压力，避免钻孔塌孔、钻机负荷现象的发生；钻孔在施工过程中，每钻探30~50m时必须及时进行一次准确测量。

结束语

瓦斯抽采达标智能决策平台基于煤层瓦斯赋存规律，根据瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯抽采量确定了抽采达标与未抽采达标工作面；实现了抽采达标时间数学模型的动态重构，突破以往数据分析固模式，保证瓦斯治理数据支持精准化；通过神经网络数据挖掘实现了瓦斯治理抽排数据、达标预期时间等关键信息智能分析与数据挖掘，可实时判别煤层的治理效果，为冀中能源集团煤与瓦斯突出及高瓦斯矿井的瓦斯治理工作树立现代、高效、智能化管理标杆。

参考文献

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