王世文

摘 要：在開采深度加大的背景之下，煤礦中瓦斯的含量也逐漸增高，想要滿足煤礦開采各方面的安全需求，必須要充分利用瓦斯綜合抽采技術(shù)。本文分析瓦斯抽采技術(shù)在煤炭開采過程中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦；瓦斯；抽采；應(yīng)用

引言

煤礦開采時(shí)，往往含有大量瓦斯氣體，如果不能提前將其抽采出來，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。當(dāng)前應(yīng)用單一抽采技術(shù)已不適用于煤炭深層開采的需求，瓦斯綜合抽采技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

一、我國煤礦瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀

抽采技術(shù)的應(yīng)用雖說對(duì)提高煤礦瓦斯治理有明顯效果，可是卻存在著一個(gè)普遍沒辦法忽視的問題—需要大量的煤巖層鉆孔。而且這些抽采工程一定在具備施工鉆孔的巷道條件后或者提前開掘?qū)ｉT的巖層巷道后才可以實(shí)施，這樣就大大增加了煤礦開采的成本。

二、煤礦瓦斯抽采的技術(shù)途徑

煤礦瓦斯的抽采是通過分別對(duì)回采工作面的采前、采中和采后的抽采來實(shí)現(xiàn)的。

采前抽采主要目的是降低煤層瓦斯壓力和含量，消除其突出危險(xiǎn)性。對(duì)于單一煤層，采用預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)，具體的抽采方式包括穿層鉆孔結(jié)合順層鉆孔瓦斯抽采法，順層長(zhǎng)鉆孔遞進(jìn)掩護(hù)瓦斯抽采法，千米鉆機(jī)順層長(zhǎng)鉆孔瓦斯抽采法，地面鉆井抽采法等措施。我國的大多數(shù)煤層透氣性系數(shù)很低，要求抽采鉆孔的間距不能過大，在淮南、淮北地區(qū)，抽采煤巷條帶的穿層鉆孔間距一般為5～8m，抽采工作面煤體的順層鉆孔間距一般為3～5m；而千米鉆機(jī)順層長(zhǎng)鉆孔抽采方式對(duì)煤層賦存要求較高。而對(duì)于煤層群開采條件，則應(yīng)優(yōu)先采用保護(hù)層開采及卸壓瓦斯抽采技術(shù)，卸壓瓦斯抽采方法主要包括底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔抽采法和地面鉆井瓦斯抽采法。

采中抽采是為了確保工作面的開采安全，抽采方式與工作面通風(fēng)方式有關(guān)。對(duì)于采用U型通風(fēng)的工作面，抽采方式包括頂板走向穿層鉆孔抽采法、采空區(qū)埋管抽采法、采空區(qū)插管抽采法、地面鉆井抽采法等；對(duì)于采用Y型通風(fēng)的工作面，抽采方式包括沿空留巷穿層鉆孔抽采法、沿空留巷埋管抽采法、地面鉆井抽采法等。而對(duì)于工作面瓦斯涌出量在30m3/min以上的高瓦斯工作面，不論采用何種通風(fēng)方式，均可采用走向高抽巷法進(jìn)行瓦斯抽采，在具有外錯(cuò)尾巷的工作面還可采用傾斜高抽巷法和大直徑傾斜鉆孔法進(jìn)行瓦斯抽采。

采后抽采是對(duì)密閉采空區(qū)及頂部裂隙內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽采，主要作用是為了提高礦井瓦斯抽采率和提高礦井瓦斯利用量，主要方法包括地面鉆井抽采法、井下穿層鉆孔抽采法和密閉埋管抽采法等。

三、抽采技術(shù)的應(yīng)用

某煤礦為瓦斯突出礦井，其核定生產(chǎn)能力240萬t/a，主采3、7和10煤層，6組煤為局部可采煤層，其中7煤層和3煤層均為煤與瓦斯突出煤層，曾發(fā)生多次煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象，在標(biāo)高-550m處測(cè)定的最大瓦斯壓力為3.5MPa，瓦斯含量為12.4m3/t；3煤層目前開采最深采區(qū)（標(biāo)高-550～-800m）瓦斯壓力為2.0～4.76MPa，瓦斯含量為8.70～11.57m3/t；10煤層、6組煤無突出危險(xiǎn)，6組煤包括61、62、63煤層。

根據(jù)瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果，礦井總的相對(duì)瓦斯涌出量為13.55m3/min，絕對(duì)瓦斯涌出量為66.43m3/min。礦井現(xiàn)有地面永久抽采系統(tǒng)1套，井下移動(dòng)抽采系統(tǒng)2套。根據(jù)采前抽采、采中抽采、采后抽采的劃分原則，煤礦礦井綜合瓦斯抽采方案如圖1所示。

3.1采前瓦斯抽采

對(duì)于7煤層，在6組煤可采區(qū)域，采用保護(hù)層開采技術(shù)利用底板巖巷網(wǎng)格式上向穿層鉆孔法抽采7煤層瓦斯。82采區(qū)處于突出危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的7煤層，采用該方法，在采區(qū)北翼采用62煤層作為保護(hù)層，在采區(qū)南翼采用61煤層作為保護(hù)層，該方法可有效降低煤層瓦斯含量，徹底消除煤層的突出危險(xiǎn)性。在6組煤不可采區(qū)域，利用底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔抽采煤巷條帶瓦斯，掩護(hù)煤巷的安全掘進(jìn)，采用順層鉆孔抽采工作面開采區(qū)域瓦斯，消除工作面煤層的突出危險(xiǎn)性，采用該方法，81采區(qū)713工作面運(yùn)輸巷實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化掘進(jìn)，平均月進(jìn)尺在200m以上，工作面實(shí)現(xiàn)了安全高效開采。

對(duì)于3煤層，煤層賦存穩(wěn)定，隨著開采深度的增加，煤層瓦斯壓力和含量逐漸加大，-550m標(biāo)高以深為突出危險(xiǎn)區(qū)。由于煤層硬度較高，為便于施工順層長(zhǎng)鉆孔，在突出危險(xiǎn)區(qū)的淺部（-550～-650m）采用順層長(zhǎng)鉆孔遞進(jìn)掩護(hù)區(qū)域性瓦斯抽采方法。該方法已經(jīng)在采區(qū)內(nèi)推廣應(yīng)用了3～4個(gè)工作面，應(yīng)用效果良好，有效降低了煤層瓦斯含量和壓力，確保了工作面的安全高效采掘作業(yè)，煤巷平均掘進(jìn)速度在300m/月以上，產(chǎn)量在15萬t/月以上。對(duì)于突出危險(xiǎn)區(qū)的深部區(qū)域（-650m以深），煤層瓦斯壓力和含量進(jìn)一步加大，突出危險(xiǎn)性進(jìn)一步增大，從鉆孔施工的安全性及瓦斯治理的效果方面考慮，將瓦斯治理方案調(diào)整為穿層鉆孔結(jié)合順層鉆孔的瓦斯抽采方法，利用穿層鉆孔抽采煤巷條帶瓦斯，掩護(hù)煤巷的安全掘進(jìn)，使用順層鉆孔抽采工作面區(qū)域瓦斯，保證了工作面的開采安全。

7煤層和3煤層的采前抽采效果見表1。通過采前抽采，煤層的瓦斯壓力降至0.74MPa以下，煤層瓦斯含量降至8m3/t以下，消除了煤層的突出危險(xiǎn)性。6、10煤層由于本煤層瓦斯較小，不需要進(jìn)行采前瓦斯抽采。

3.2采中瓦斯抽采

采中瓦斯抽采主要是為了防止工作面上隅角瓦斯超限，確保工作面的安全生產(chǎn)，對(duì)于U型通風(fēng)工作面，最常用的為頂板走向穿層鉆孔抽采方法和采空區(qū)埋管抽采方法，在10煤層、7煤層、61煤層和3煤層工作面開采過程中均得到了很好的利用。在瓦斯涌出量大的7煤層和3煤層工作面還采用了上隅角插管瓦斯抽采方式，取得了良好的效果。為提高采空區(qū)瓦斯抽采效果，在3煤層工作面，將采空區(qū)埋管抽采改為采空區(qū)長(zhǎng)立管瓦斯抽采，采空區(qū)瓦斯抽采效果顯著增加。其他預(yù)抽措施的抽采工程在煤層開采過程中繼續(xù)發(fā)揮作用，在采動(dòng)作用下進(jìn)一步抽采煤層瓦斯，有效降低工作面瓦斯涌出量。

3.3采后瓦斯抽采

對(duì)部分7煤層和3煤層封閉后的采空區(qū)進(jìn)行了瓦斯抽采，為礦井的瓦斯電廠提供高濃度瓦斯。

3.4瓦斯抽采效果

通過對(duì)礦井煤層采取綜合瓦斯抽采措施，礦井瓦斯抽采量大幅度提高，安全生產(chǎn)形勢(shì)明顯改善。

四、結(jié)束語

單一瓦斯抽采技術(shù)雖然得到了普遍應(yīng)用，但存在較多的局限性，無法滿足煤礦深層開采的需要。在此背景下，應(yīng)根據(jù)煤層地質(zhì)條件，綜合應(yīng)用多種瓦斯抽采方式，提升煤礦開采的安全性，保證其生產(chǎn)效益與社會(huì)效益的提高。

參考文獻(xiàn)：

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