煤层瓦斯抽放影响因素及系统建立研究

许亮

（郑煤集团白坪煤业有限公司，河南 登封452470）

1 引言

随着国家社会经济的持续快速发展，能源结构逐步调整趋于优化，使煤矿开采工程行业迎来了前所未有的重大发展机遇。当前，煤矿开采技术不断创新，开采设备趋于智能化、信息化、数字化，采掘量显著增加，但由瓦斯所带来的安全隐患却始终威胁着煤矿开采工程的有序进行，瓦斯安全事故频频见诸报端。由于我国不同地域的地质构造存在明显差异，无法在不同矿井采取统一化的瓦斯抽放方式。因此，根据不同煤矿的开采实际情况，建立与矿井实际相符的瓦斯抽放系统，成为业内广泛关注的重大课题之一。

2 煤层瓦斯抽放中存在的问题

2.1 对瓦斯抽放系统的管理落实不到位，瓦斯抽放方法单一

部分管理人员对瓦斯抽放的关键性认识不足，瓦斯安全治理理念淡薄，片面追求经济效益，不能立足瓦斯治理新形势，及时将瓦斯抽放的新理念、新技术、新方法应用于矿井开采实践，表现为瓦斯抽放方法的单一性。同时，部分煤层受地质结构的影响，透气性不良，导致抽放钻孔坍塌问题频发，影响瓦斯抽放效果。加之个别矿井对瓦斯抽放系统的管理落实不到位，对瓦斯抽放安全的投入不足，无法起到应有的安全保障作用[1]。

2.2 封孔质量较差，与抽放系统不匹配

在煤层瓦斯抽放中，孔底负压抽放是相对有效的技术方法之一。考虑到瓦斯引流及强制性抽放等方面的要素，其封孔质量的优劣与瓦斯抽放效果的好坏密切相关。在当前瓦斯抽放实践中，部分矿井封孔采用水泥砂浆等材料，质量较差，密封性不理想，影响瓦斯抽放的整体效果。

2.3 抽放管路没有实现联网布置，各泵站调换抽放地点时施工困难

由于抽放管理未能实现联网布置，在更换泵站抽放地点时，需先行对相应的三通和短节进行加工处理，并通过大量人力物力的消耗完成更换操作，施工流程相对复杂烦琐，阻碍了抽放效率的提升。

3 影响煤层瓦斯抽放的因素分析

为提高瓦斯抽放系统建立的实效性与针对性，必须以煤层瓦斯抽放的影响因素为基础与参考。整体而言，影响煤层瓦斯抽放的因素是多方面的，既有煤层形成背景因素，也有后期环境发展要素。只有深入分析与掌握这些影响因素，才能确保瓦斯抽放系统的可靠运行[2]。

3.1 地质构造

地质构造因素是影响瓦斯赋存的最重要因素之一。在大多数煤层中，瓦斯的存在状态为游离式或吸附式，且含量随着煤层变质程度的增加而增多。矿井的生产环境往往为褶皱结构，大量瓦斯存在于褶曲结构中，瓦斯存量越多，对煤矿开采的威胁越大。在断层结构中，瓦斯含量变化起伏明显，因瓦斯在开放性断层的裂隙中的散逸速度较快，因而含量相对较低。而在密闭性的断层中，由于裂隙数量不足，瓦斯散逸效果差，因而含量相对较多。

3.2 埋藏深度

不同的煤炭资源具有不同的埋藏深度。通常而言，随着煤炭资源埋藏深度的加深，地应力逐渐增强，相应的瓦斯含量也趋于激增。在特定区域范围内，煤层相对稳定固化，缝隙发育欠充分，极易使瓦斯大量积聚。实践证明，在地质条件相对稳定的基础上，埋藏深度越大的煤层往往具有更高的瓦斯含量，且瓦斯含量的变化起伏较小[3]。

3.3 煤层倾角

对于其他地质要素相对稳定的条件来说，煤层倾角的大小同样是影响瓦斯含量的重要因素。随着煤层倾角的增减，煤层内部赋存的瓦斯含量也表现出相应的变化。致使煤层瓦斯含量较高的原因是煤层顶底板中的赋存情况，煤层倾角越大，相应的瓦斯运动状态越活跃，瓦斯的流动性更强，进而使全面煤层区域范围内的瓦斯含量趋于降低。

3.4 煤层透气性

煤层具有透气性，煤层物理性质的不同决定了煤层透气性的不同。一般而言，煤层的透气性越优良，瓦斯流动性越理想，相应的瓦斯含量便会越少。反之，煤层透气性越差，瓦斯流动困难，易形成集聚，浓度上升。研究表明，在煤与瓦斯突出的矿井中，煤层透气性不足是造成瓦斯浓度过高的关键所在[4]。

4 煤层瓦斯抽放系统的建立探讨

煤层瓦斯抽放系统的建立是一项技术性较强的综合性工作，涉及要素众多，需要综合统筹考虑多方面影响因素，从宏观着眼，微观入手，通过应用科学合理的因素分析法，掌握每一项影响要素可能带来的影响深度，进而厘清影响因素的先后次序关系。

4.1 建立瓦斯抽放系统的原则

在瓦斯治理实践中，既要考虑实际抽放效果，又要讲究技术性、经济性、整体性、可操作性等，避免从单一方面考虑问题。首先，要将预先抽放与日常抽放相结合，以有效降低矿井瓦斯浓度，同时，抽放出的瓦斯可向能源动力转化，提高了利用率，一定程度上增加了经济效益。其次，要做到因地制宜，立足客观实际环境，提高瓦斯抽放系统的适用性。在整个煤层中，均存在瓦斯赋存，在考虑回采工作面煤层的瓦斯治理时，不可漠视其他可能产生瓦斯的区域，例如，邻近煤层瓦斯溢出、采空区密闭不良致使瓦斯突出等，这些要素对于瓦斯抽放系统的运行均有深刻影响。再次，要积极借鉴国内、国外先进理念，密切关注瓦斯抽放系统的最新方法与模式，提高抽放系统的科学性与规范性。对此，要全面搜集煤层地质信息，了解瓦斯赋存情况，全面梳理不同影响要素的先后关系，进而对瓦斯抽放系统的整体功能进行优化调整，全面提升抽放系统的运行状态。最后，煤层瓦斯抽放系统建立完成并投入应用后，要注重后期管理与维护，安排专责部门负责检查、记录、管理，并形成有关资料，存档备查[5]。

4.2 瓦斯抽放系统建立的方法

在煤矿开采工程中，瓦斯抽放系统的运行要以服务全矿井为出发点。抽放系统的合理性与否，直接关系到矿井生产工作的顺畅程度。在大多数煤矿开采工程实践中，瓦斯来源基本相同，包括工作面自身的瓦斯，也包括邻近煤层与岩层中原本处于吸附状态经扩散运动而释放出的瓦斯。因此，瓦斯抽放系统的建立要充分考虑并准确测定各个不同来源的瓦斯。在抽放方法的选择上，要选择联合抽放法，避免单一方法的片面应用，并注重日常管理。当近距离煤层群中的解放层被开采后，相邻煤层的瓦斯往往难以第一时间被抽放，进而导致大量瓦斯溢出开采层工作面。在这种状况下，若单纯地使用钻孔法仅抽放相邻煤层的瓦斯，难以实现理想效果，因此，需要同时采取巷道抽放、采空区抽放等多种抽放方法。

5 结语

综上所述，在当前各种技术条件下，煤层瓦斯抽放实践中依旧存在着多方面的缺陷与不足，制约着煤矿开采工程的安全有序开展，同时，影响煤层瓦斯抽放的因素是多方面的，有关人员应该立足不同的煤矿开采工程的实际情况，充分遵循瓦斯抽放的基本规律，建立行之有效的煤层瓦斯抽放系统，并使其始终保持在高效运转状态，服务于煤矿开采工程实践，为实现整个矿井的安全高效生产提供坚实可靠的基础保障。