煤矿瓦斯抽采必要性及抽采技术

佟国栋

【摘要】在开采煤矿的过程中常会出现瓦斯，瓦斯的化学性质较为活泼，遇明火易发生燃烧甚至是爆炸，危及煤矿开采的安全。瓦斯是一种存在于煤层之中的烃类物质呈气态，成分与天然气相似甲烷的含量较多属于新能源。所以在开采煤炭的过程中要注意瓦斯的气态含量，及时进行抽采。瓦斯抽采不但有利于保护煤矿的安全，还可以开发新能源，是一举两得的好事。本文将对煤矿瓦斯开采的必要性进行分析，并介绍瓦斯抽取的方法。

【关键词】煤矿瓦斯；抽采方法；必要性

我国的煤炭资源储量丰富，在生产中应用较广，因此在煤矿的开采量一直较大。煤炭资源的使用方式多样，是工业生产中的能源的主要提供者，但随着煤炭开采数量的增加，煤炭开采的难度也在不断上升，煤矿的深度和广度也在不断加大。煤炭是不可再生的能源，煤炭的储量在不断减少，这也使得开发新能源成为发展的重中之重。瓦斯是煤矿开采的伴生物质，以前都把它当成是有害气体，但随着研究的深入，发现瓦斯是一种新能源，能够为解决能源危机提供新的研究热点，这也使得瓦斯走入了能源之列。但瓦斯由于易燃易爆，在煤矿的开采过程中一定要采取必要的手段进行抽采，以免矿毁人亡。

1、煤矿瓦斯抽采的必要性

1.1確保生产安全性

瓦斯是无色透明的有害气体，在水中的溶解度很低，没有气味，可以在空气中快速散逸，同时一定浓度的瓦斯会影响人的呼吸功能，引发窒息死亡。瓦斯的主要成分是甲烷，有很高的热值，化学性质较为活泼。瓦斯一直存在于煤层中，随着煤矿的开采出现。因此在煤矿开采过程中要及时进行瓦斯浓度检测，设置抽放层，降低瓦斯的含量。这是因为瓦斯一但和空气接触并混合达到一定的浓度，遇到明火或火花就会被迅速引燃，在加上矿坑的空间较小，在较小的空间内大量气体燃烧就会发生爆炸。如果瓦斯的储量较大，那么整个矿井都会被破坏，施工人员很难逃生。近几年来，煤矿爆炸的事件屡见不鲜，造成巨大的经济损失和人员伤亡，煤矿事故中多数是由瓦斯爆炸引发的。煤矿开采越来越深面积越来越大环境也变得更为复杂，这就对煤矿开采的安全性造成更大的影响。为了保证煤矿生产的安全。就需要对瓦斯进行抽放，减少巷道内瓦斯的含量控制火源加强宣传，保证开采的安全。

1.2环境保护的需要

瓦斯并不是一种纯净物，它是由二氧化碳和甲烷等气体构成的混合物，其中碳元素含量含量较高。我们都知道含碳的物质会造成温室效应，以前指的都是二氧化碳，但实际上甲烷的温室效应更高，是二氧化碳的20-60倍，已经成为温室效应的头号制造者。温室效应主要是因为二氧化碳甲烷等温室气体的含量大量增加，使得地球地面的温度逐渐升高，引起全球变暖的现象。这种现象虽然不明显但在持续进行，温度对整个地球生物圈的影响非常大，甚至是导致冰川融化陆地减少，对整个人类的生存造成威胁。与此同时甲烷还会破坏对流层的臭氧层，制造臭氧空洞，使得紫外线的强度激增。控制瓦斯的含量减少散逸是保护环境的需要，是响应低碳经济和持续发展需要，是关乎人类生存的大事。

1.3瓦斯是新能源，有开采的使用意义

人们对瓦斯的印象似乎一直是危险的有害的，但是在新世纪瓦斯也有了新的标签和定义。瓦斯的热值很高，易于燃烧，燃烧产物是二氧化碳，这使得瓦斯摇身一变成为新能源的代表。将煤矿开采抽取的瓦斯应用到工业生产中不但能增加经济效益还可以减少对空气的污染实现了双赢。随着瓦斯经济效益的不断提高，国家也越来越重视瓦斯的抽采工作，出台了很多的法律法规加大对瓦斯开采的扶持力度。所以说瓦斯的抽采是生产的需要是国家政策的需要。

2、煤矿瓦斯抽采方法分析

2.1开采层瓦斯抽采方法

抽取煤层瓦斯的方法很多，但每种方法都有一定的局限性，需要合理选择。（1）采前预抽法。采前预抽就是在煤层开采之前就进行瓦斯抽取，但这种方法受地质的影响较大。需要煤层有较好的透气性，否写瓦斯很难被抽取出来，一般多在未卸压煤层或是有岩层存在的煤层使用。（2）边采边抽。这种方法使用于已经进行卸压的煤层，在开采的过程中，由于施工的影响，使得工作面的围壁出现了较多的裂隙并且透气性较好，这就为瓦斯的抽取提供了方便。一般在裂隙较多透气性较好的地方进行倾斜钻孔，将里面的卸压瓦斯抽取出来，抽采效果较好。（3）强化抽采。如果煤层的没有较好的透气性能就要采用强化抽采，使用深孔爆破水力割缝等技术强行对煤层卸压，还可以在煤层内充入二氧化碳增加瓦斯的流动性，加快瓦斯的涌出量和抽采质量。抽取方法都是有一定使用范围的，在使用的过程中要根据实际的工作需要选择合适的方法进行抽取，可以多种方法混合使用。瓦斯毕竟是危险的，在施工的过程中一定要以安全为前提。

2.2顶板巷道抽采方法

顶板巷道抽采方法，一般是在顶板的下部岩层裂隙较多的地方修筑高位抽排巷道。选择裂隙较多的地方，这样瓦斯可以持续不断的渗出，并且裂隙较多的地方瓦斯的浓度较高，不易受风力影响。顶板巷道抽采对密闭的要求较高，在巷道施工完成后要修筑密闭。密闭多为两层并且中间用黄泥填筑，并且随着开采工作面的不断推进，永久密闭的位置要逐渐调整，在此期间要将管道提前埋好。抽放口要与密闭保持一定的距离，同时要对抽放口进行管护，可以使用铜网保护抽放口，另外在抽放管道和抽放系统之间要安装闸门进行调控。抽放层设置完毕还要整理隔离层，隔离层和工作面要保持一定的距离这样可以减少瓦斯进入工作面。

2.3邻近层瓦斯抽采方法

在煤矿开采过程中为了加快开采的速度，很多时候是多煤层同时进行。在邻近层开采时由于上下两层离的较近，上层开采对下层的影响较大，破坏岩壁的整体性，会有形变和裂隙出现，给瓦斯留下了进入的通道，瓦斯会在工作面上大量聚集，对安全造成一定的影响。在实际的工作中常会在开采层内进行打桩，连同两个层面或者开采面是交错的并不是完全重叠的，当然还要根据实际的情况确定合理的抽采参数选择恰当的抽采方法，将瓦斯抽取到地面减少瓦斯进入工作面。

3、结论

采煤工作面瓦斯治理采用综合瓦斯抽采技术。凡瓦斯绝对涌出量大于5m3/min，或者用通风方法解决瓦斯问题不合理的采煤工作面，必须采用以高抽巷或顶板走向钻孔为主、以穿层和顺层孔、上隅角采空区抽采、地面钻井等为辅的综合治理瓦斯措施。瓦斯抽采方法按采煤工作面瓦斯涌出量分级进行选择，瓦斯涌出量在10m3/min以下的，采用上隅角埋管或局部顶板走向钻孔抽采方法；瓦斯涌出量在20m3/min以下的，采用以顶板走向钻孔为主，辅以埋管抽采技术；瓦斯涌出量在20—50m3/min的，应使用高抽巷，辅以埋管抽采技术；瓦斯涌出量在50m3/min以上的，应使用高抽巷、回风巷穿层孔、上隅角埋管（或外错、内错尾排）、尾抽、地面钻井、工作面浅孔抽采等综合抽采技术。

参考文献

[1]赵玺.煤矿瓦斯抽采必要性及抽采方法分析[J].问题讨论，2014.