煤矿瓦斯综合抽采技术及应用

2019-09-25赵恒

山西化工 2019年4期

赵恒

（山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司通风管理部，山西长治 046600）

引言

近年来，由于煤矿机械化开采水平的不断提升，以及新型采煤技术的推广使用，采煤效率不断提高，速度不断加快，煤的产量也逐步提高。随着采煤深度的不断延伸，煤层中的瓦斯含量暴增，造成了较大的安全隐患。为了消除这个安全隐患，一般在开采前进行瓦斯抽取工作。但是单一形式的瓦斯抽取，在抽取能力和抽取效率上无法满足瓦斯抽采的实际需求，不能保证煤矿工作面的安全开采。所以，对瓦斯抽采方法综合采用多种手段和多种措施，才可以保证矿井的安全生产［1－2］。

1 煤矿瓦斯综合抽采分类

根据煤矿瓦斯抽采不同的分类形式，抽采方法较为多样。具体可以按照煤层的开采时间、瓦斯抽采对象、抽采方式等分类模式进行划分。以煤矿瓦斯抽采时间维度划分，在每个阶段再进行详细类型划分，其详细划分方式如表1所示。

对于抽采方式的选择，并非一个矿井穷尽所有抽采方式才是最好的，也并非穷尽所有的方式才称作是煤矿瓦斯的综合抽采。同时，针对不同矿井，不可能使用单一的瓦斯抽采技术来实现瓦斯的抽采，从而实现抽采的最大效率。通过综合抽采的实施，能够使得煤矿抽采的各个阶段达到各项考核指标的要求，从而保证各项工作的全面进行，提高矿井的运营效率，保障煤矿的安全生产［3］。

表1 煤矿瓦斯抽采方法

2 煤矿瓦斯综合抽采作用以及抽采考核指标

通常情况下，瓦斯综合抽采法是指综合利用采前、采中、采后各个时间段中不同方法有效组合的抽采方法，每个阶段负责不同的抽采任务，采前抽采能够使得采煤区域的瓦斯总量和瓦斯压力有效降低，瓦斯压力和含量一般应该分别降低到0.74MPa和8m3／t；在开采过程中，使用瓦斯抽采技术能够保证开采工作面内的瓦斯含量快速降低，通过这种方法能够对采煤工作面上隅角瓦斯含量进行有效控制，从而保障煤矿开采工作面的开采安全。其衡量指标为：风速≤4m／s，工作面回风流、上隅角瓦斯浓度＜0.8%。采煤工作面的瓦斯抽采率衡量标准根据瓦斯来源的不同而不同，瓦斯来源于临近层，其抽采效果主要衡量标准是工作面瓦斯抽采率，当Q1∈［20m3，40m3］时，η1≥40%；Q1∈［70m3，100m3］时，η1≥60%；Q1≥100m3时，η1≥70%。瓦斯来源于本采煤层，则采取开采每层可解吸瓦斯含量来判断瓦斯抽采效果，其衡量指标为B∈［2 501t，4 000t］时，W ≤6m3／t；B∈［6 001t，8 000t］时，W ≤5m3／t；B≥10 000t时，W≤4m3／t。开采结束后，瓦斯的主要抽采对象聚焦于顶底板裂缝内和采空区等瓦斯浓度相对较高的区域，并且做好瓦斯的利用工作，达到提升采煤区域瓦斯抽采利用的效果。此项抽采技术目前还没有明确的考核指标。

采煤区总回风瓦斯的浓度可以作为评判综合抽采的标准。其综合评判标准为：整个矿区总回风瓦斯浓度小于 0.75%，Q2∈ ［40m3，80m3］时，η2≥40%，Q1∈［160m3，300m3］时，η2≥50%，Q1≥600m3时，η2≥60%。各项瓦斯抽采的评判指标是瓦斯抽采的最低要求，其最终目的是能够保证开采工作面最低抽采要求，同时，在此基础上能够使瓦斯抽采数值最大化，进而保障了矿井开采安全。

上文中，Q1代表工作面瓦斯的涌出含量，Q2代表矿井瓦斯的涌出含量，η1和η2分别代表工作面和矿井的瓦斯抽采效率，B代表工作面的每日煤炭产量，W 代表采煤区煤层可以分解和吸收的瓦斯量。

3 煤矿瓦斯综合抽采的基本方法和适用情况

综合瓦斯抽采的基本方法和其适用条件如表2所示。

表2 综合瓦斯抽采的基本方法和其适用条件

4 综合抽采技术应用案例

4.1 矿井概况介绍

本文以国内某矿井为研究对象，该矿核定的产能为280万t／a，其中，4＃、8＃、11＃为主采煤层，7＃煤层仅局部可采。4＃、8＃存在较大的瓦斯安全隐患，往年多次发生瓦斯涌出现象，在一处深度为500m的地下测得最大瓦斯压力达到3.9MPa，其含量约为11.3m3／t；4＃煤层最深开采标高为－540m～－700m，压力为3MPa～4.5MPa，含量达到9m3／t～12m3／t，7＃煤层分为3个采煤区，往年无瓦斯突出危险。根据2017年对矿井内工作面瓦斯鉴定报告显示，该矿井内部工作面的瓦斯总涌出量为14m3／min，当前矿井内部存有永久抽采系统1套，井下可移动抽采设备2套。