浅谈煤矿瓦斯抽采技术

浅谈煤矿瓦斯抽采技术

刘帅 段滔 李伟民 胡海林

川煤集团华荣能源公司花山煤矿 四川省攀枝花市617056

摘要：在我国现代化发展进步下，天然气管道输送成为天然气工业的一个重要组成部分，输配中采取技术措施，能够收到很好的节能效果。煤矿瓦斯是威胁煤矿安全生产的重要因素之一。为了保障矿工生命安全和提高煤矿经济效益，煤矿开采过程中需要科学合理地应用瓦斯抽采技术。对煤矿瓦斯抽采技术进行了分析，旨在为瓦斯抽采技术的科学有效应用提供参考和指导，从而为煤矿安全生产提供可靠保障。研究发现，地质条件、煤炭开采方式和瓦斯抽采设备是影响瓦斯抽采效果的重要因素，需要在瓦斯抽采设计和布置过程中综合考虑。通过合理布置瓦斯抽采井和瓦斯抽放孔，有效控制瓦斯的积聚和排放，可以降低发生煤矿瓦斯事故的风险。

关键词：煤矿；瓦斯抽采；瓦斯抽采井；瓦斯抽放孔

引言

随着近些年我国煤矿开采工作持续深入，煤矿工作面瓦斯涌出量不断增加，工作面瓦斯浓度超出规定时，严重威胁煤矿生产以及开采的安全性，需要采取有效的瓦斯抽采技术。高位钻孔抽采技术是近些年提出并快速推广的瓦斯抽采技术，其是通过在回风巷和工作面临近巷道钻孔进行瓦斯抽采，特征在于基于工作面回采采动压力的形成，促使顶板裂隙成为通道从而抽采工作面煤壁和采空区存在的瓦斯。探讨煤矿瓦斯抽采技术具备实践价值。

1瓦斯治理抽采技术

1.1井下抽采技术

井下抽采是在井下施工抽采钻孔对煤层中的瓦斯进行抽采。根据抽采钻孔层位的不同，井下抽采可以分为本煤层钻孔抽采和穿层钻孔抽采。在本煤层钻孔抽采时，钻孔的大部分位于煤层中。钻孔的利用率非常高，可以有效抽采煤层中的瓦斯。在实施时，首先向煤层特定位置施工钻孔，钻孔长度为工作面长度的一半左右，钻孔施工位置在工作面的2个顺槽；然后，对钻孔进行封孔，封孔材料可以采用水泥或聚氨酯等；最后，将所有钻孔与抽采负压系统相连，抽取煤层中的瓦斯。在布置本煤层钻孔时，钻孔间距是个十分重要的参数。钻孔间距过大，会导致抽采时间较长，抽采的效果难以保证。而钻孔间距过小，则会导致钻孔数量较多，施工周期过长。在穿层钻孔抽采时，需要从岩层向煤层中施工抽采钻孔。在早期，由于钻孔技术有限，钻孔轨迹只能是直线，这导致钻孔只有少部分位于煤层中，使得穿层钻孔的利用率非常低，且施工的钻孔数量非常多。最近几十年，随着钻孔技术的发展，特别是定向钻孔技术的发展，钻孔的轨迹可以是曲线，这使得穿层钻孔的效率大幅度提高。在很多时候，穿层钻孔本质上是用来避免直接在突出煤层中作业。

1.2瓦斯抽采技术

瓦斯抽采是指通过对矿井进行通风和排气的方式，使煤层中的瓦斯得以排放到地表或收集设备中，以降低瓦斯爆炸的风险。瓦斯抽采技术主要包括先抽后采、随采随抽、先采后抽3种，如图1所示。

图1瓦斯抽采的主要技术

先抽后采是最常用的一种方法，即在采掘过程中先抽出一部分瓦斯，然后再继续开采。这种方法可以有效降低瓦斯浓度，提高安全系数，提升生产效率。随采随抽则是指在采掘过程中，随着采掘深度增加而逐渐加大抽吸力度，其适用于采掘深度较深的情况。先采后抽则需要提前进行预抽采，达到一定的瓦斯浓度后再开始采掘。在实际应用中，瓦斯抽采技术的选择要考虑的因素主要包括矿床地质条件、采场环境、采掘方式以及采掘工况。具体而言，针对于不同类型的矿床，需采用不同的瓦斯抽采技术。例如，在高瓦斯含量、易燃性的煤系中，采用先抽后采的方法较为有效；在低瓦斯含量、不易燃烧的煤系中，采用随采随抽的方法更为合适。此外，在采掘过程中还需要注意瓦斯抽采系统的维护与保养，确保系统正常运行，最大限度地保障工人的生命财产安全。

2煤矿瓦斯抽采控制措施

2.1抽采全过程一体化控制

整个瓦斯抽采全过程的一体化控制是瓦斯抽采智能化的发展目标之一。抽采全过程的一体化控制即对瓦斯抽采全过程的设备进行统一调控，将所有瓦斯抽采相关设备的运行交给系统控制，只在需要时采取人工措施。实现抽采全过程一体化控制的前提条件就是对瓦斯抽采相关设备的智能化。瓦斯抽采设备的智能程度和精准程度会直接影响瓦斯抽采智能化的成果。其次，对瓦斯抽采全过程，包括抽采工作前期对如煤层厚度、瓦斯含量等自然条件的精准测定，这是一体化控制提高瓦斯抽采效率的前提，例如煤层瓦斯含量的测定准确性就可直接影响瓦斯治理效果。另外，如何将现有的瓦斯抽采部分流程的智能化成果进行有机结合，在已有的瓦斯抽采智能化成果上进行抽采全过程一体化控制的改造也是当前各大煤矿企业所面临的瓦斯抽采抽采全过程一体化控制问题。将瓦斯抽采变成一个整体可控、部分可控且全流程可监测的整体也是瓦斯抽采智能化的目标。

2.2瓦斯抽放孔的设计要求

瓦斯抽放孔的设计要求包括合理确定抽放孔数量和位置、确定适当的孔径和长度以及控制瓦斯排放阻力。瓦斯抽放孔的数量和位置应根据煤层的瓦斯产量和分布情况进行合理确定，以确保有效抽放煤层中的瓦斯，降低瓦斯积聚的可能性。瓦斯抽放孔的孔径和长度需要根据煤层的瓦斯涌出量和瓦斯抽采需求确定，以保证具有理想的瓦斯抽放效果。同时，还需考虑瓦斯排放阻力的控制，采用合适的排放方式和装置，以降低瓦斯排放阻力。通过满足这些设计要求，可以确保瓦斯抽放孔在煤矿瓦斯抽采中的有效性和安全性。这对于保障煤矿生产安全，减少瓦斯爆炸事故的发生具有重要意义。

2.3合理控制抽采时间

一般情况下，抽采时间越长，瓦斯抽采系统工作效率越低。一方面，抽采系统会出现漏气问题；另一方面，抽采钻孔会发生塌孔，导致抽采失败。更为重要是，抽采时间越长，瓦斯体积分数会越来越低，这对于瓦斯的利用十分不利。为了保证瓦斯的高效利用，抽采系统中的瓦斯体积分数不能低于35%。然而，实际情况下很难保证抽采的体积分数。为此，要控制合理的抽采时间。一旦发生大范围的塌孔，就势必会影响到抽采效果。在抽采过程中，应该对可能出现的塌孔数量进行评估，并适时地调整抽采预期时间。对于煤层松软易发生塌孔的区域，应该在钻孔过程中安装一定的护孔设施。

结束语

当前瓦斯抽采技术的研究与应用虽然取得了一定的成果，但仍存在一些问题，例如瓦斯抽采井和瓦斯抽放孔的设计不合理、瓦斯抽采设备性能不稳定等。因此，进一步的研究和改进仍然是必要的。建议加强对瓦斯抽采技术的研究，改进瓦斯抽采井和瓦斯抽放孔的设计方法，并开发更加稳定和高效的瓦斯抽采设备，以提高煤矿瓦斯抽采的效率和安全性。

参考文献

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