中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景

刘保林

华晋焦煤有限责任公司沙曲一矿

中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景

刘保林

华晋焦煤有限责任公司沙曲一矿

随着我国科技的不断发展，煤矿瓦斯开采技术也得到了创新。我国的煤层透气性比较差，并具有较强的吸附性，这种情况决定了工作人员需要在瓦斯抽采技术的基础上，对低透气性高瓦斯煤层抽采进行强化，提升并完善瓦斯抽采设备。经过长时间的实践和研究，逐渐从高透气性煤层瓦斯抽采到邻近层卸压瓦斯抽采，最后到综合抽采瓦斯阶段，煤矿瓦斯抽采技术得到了较好的发展，针对性和使用价值越来越高，在不同的深度、结构以及透气性的要求下，都能够得到较好的运用。本文就对中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景进行分析。

中国煤矿；瓦斯抽采技术；发展现状；前景

1 煤矿瓦斯抽采技术的发展历程

经过几十年的发展，我国煤炭工业技术得到了很大的前进，瓦斯抽采技术有了很大的发展。总体来说，煤矿瓦斯抽采手段的发展历程，在我国一般可划分为四个阶段：煤层瓦斯高透气性抽采技术。在20世纪的50年代初期，井下钻孔预抽技术首次被应用于抚顺地区的特厚以及高透气性煤层抽采作业中，同时得到了一定的成就，使得矿区向深部发展阶段的瓦斯安全得到了有效的保障；邻近层卸压技术。在20世纪的50年代中期，阳泉矿区实验性的使用了穿层钻孔抽采技术，并成功的抽采到了上邻近层瓦斯，得到了多个矿区的支持、使用；低透强化抽采技术。在20世纪的60年代左右，我国开始实验性的进行网格式密集布孔技术、煤层注水技术以及松动爆破技术等强化抽采技术，由于各种原因，现仍未得到普遍推广使用；综合抽采技术。于20世纪80年代出现，随着综放、综采手段的大力推广使用，使得采区巷道布置措施得以优化，但也导致工作面瓦斯涌出量不断的增长，所以为了减少瓦斯涌出量，我国开始推广使用综合抽采技术。

2 常规瓦斯抽采技术

截至目前，瓦斯抽采方法尚无统一分类方法，根据抽采瓦斯来源及抽采作用原理进行的分类如下。

2.1 顺层钻孔抽采本层瓦斯

顺层钻孔较多用在采煤工作面，在采面上按不同的布孔方式对煤层进行抽采一段时间后再采煤，用于回采工作面，降低煤层瓦斯含量或解决工作面消突问题。斜向钻孔沿工作面推进方向伪倾斜布置，钻孔容易穿透煤层伪倾斜方向的层理，使透气性增大，大大缩短了抽放时间。交叉式布孔法抽采瓦斯是在密集钻孔及大直径钻孔的基础上发展起来的，钻孔相互贯通，起到扩大煤体卸压范围的效用。每个钻孔的交叉点越多，效果越好。当前，大直径钻孔抽采煤层瓦斯技术越来越受到人们的关注，千米钻机的成功试验和应用使大直径钻孔及深孔钻进得到广泛的应用。大直径钻孔增加了煤体的暴露面积，可以有效增加煤体的瓦斯抽放量。

2.2 穿层钻孔抽采本层瓦斯

布置穿层钻孔时，一般将钻场设在底板岩石巷道或邻近煤层巷道中，也有的将钻场设在顶板岩层中，由钻场向开采煤层打钻，贯穿煤层全厚。开采层在经过预抽后再进行采掘工作，从而解决了采掘过程中的一系列瓦斯问题。

3 中国矿井瓦斯抽采技术的前景

中国煤炭资源总量5.57万亿t，其中埋深在1000m以下的为2.95万亿t，占煤炭资源总量的53%。中国经济的快速发展，对煤炭资源的需求也在不断增大，随着浅部资源的不断开采，煤炭行业的开采深度不断加大，随之而来的高地应力、高瓦斯、高地温等灾害越来越严重，其中瓦斯灾害更是重中之重。

3.1 大间距上部煤层卸压瓦斯抽采技术

研究发现，首采层卸压开采后，上向卸压范围为走向卸压角80.8°～84.7°，倾向卸压角83°～85°，上向卸压层间距达10～150m，采用在被卸压煤层底板弯曲下沉带预先布置巷道钻孔抽采卸压瓦斯的技术方法，抽采率达65%以上。前期在弯曲下沉带布置巷道，并使其随着下向首采层的推进很好地保留下来是此技术成功的关键。

3.2 多重开采下向卸压增透瓦斯抽采技术

研究发现多重卸压开采后，下向卸压范围为走向卸压角99.3°～100.1°，倾向卸压角为102°～110.0°，下向卸压距离达15100m，采用预先布置巷道和穿层钻孔抽采卸压瓦斯，瓦斯压力可以大幅度降低，煤层透气性系数也可以增加500多倍，抽采率可达50%以上。

3.3 沿空留巷煤与瓦斯共采技术

所谓沿空留巷是随着采煤工作面的推进，采用适当的巷旁充填方法，隔绝采空区，沿采空区留下巷道，采用这种方法可以在回采工作面，采空区侧留下一条尾巷，形成Y形通风，通过这条巷道排放瓦斯和热量，在瓦斯涌出量比较大时，有利于安全生产和改善工人的劳动环境。另外，在所留的尾巷里可以布置瓦斯抽采钻孔，实现前面开采本煤层煤炭资源，后面同时抽采上下邻近层卸压解吸瓦斯的煤与瓦斯共采布局。

采用Y型通风，将空气压力场能位和瓦斯场流动运移向采空区后方挪移，很好地解决了上隅角瓦斯治理的问题。通过对Y型通风采空区顶底板瓦斯浓度及瓦斯场分布规律的研究，确定瓦斯抽采钻孔技术参数，通过淮南矿区现场试验，上向被卸压煤层瓦斯抽采率72%以上，瓦斯压力降至0.2～0.4MPa以下；瓦斯抽采浓度达60%～95%。下向卸压煤层瓦斯抽采浓度85%～100%；采一层被卸压煤层，瓦斯抽采率46%以上，多层开采后，可达7%以上。

另外，采用沿空留巷留下的巷道还可作为开采下一个工作面的顺槽，一巷两用，节省掘进巷道的费用，避免采掘失调、接续紧张。同时省去了工作面的煤柱，大大提高了资源回收率。

结语

中国瓦斯资源比较丰富，有清洁环保的特点，但是瓦斯的存在，会威胁煤矿的开采与生产，所以相关单位要重视抽采技术，保证中国经济的发展。中国的煤层透气性比较差，并具有较强的吸附性，这种情况决定了工作人员需要在瓦斯抽采技术的基础上，对低透气性高瓦斯煤层抽采进行强化，提升并完善瓦斯抽采设备，使其逐渐形成一个行之有效的瓦斯抽采工艺。工作人员要重视抽采工艺与技术的应用，实现对瓦斯资源的高效开发，以及煤与瓦斯的有效治理工作。

[1]谢东海.我国煤矿瓦斯抽采技术现状与发展前景[J].科技视界，2013，02：24-26.

[2]白明锴.中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景[J].河南科技，2014，11：18.