煤矿瓦斯综合抽采技术试验研究

王敬国

冀中能源股份有限公司东庞矿 河北邢台 054201

我国的煤炭开采技术不断更新，煤炭的开采深度也在不断增加，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，煤层中的瓦斯含量成逐渐增加的趋势，使煤碳开采造成了较大的安全隐患。为了消除这个安全隐患，开采前需要对煤体进行瓦斯有效的瓦斯抽采，但是单一的瓦斯抽采方式在抽取能力和抽取效率上无法满足瓦斯抽采的实际需求，不能保证采掘工作面的安全开采。所以，采用综合性瓦斯抽放方法进行瓦斯抽采，才能保证矿井的安全生产。

1 煤矿瓦斯综合抽采工作的重要性

煤炭瓦斯是在煤形成的过程中生成的，主要包括生物化学成气和煤炭化变质两个阶段，每一层瓦斯的含量也存在较大的差别。我国主要煤层瓦斯的渗透性较差，压力低，煤炭开采过程中瓦斯抽采的难度也在不断增加，加强煤矿瓦斯抽采技术的深入研究，对于提升煤矿的生产安全具有重要意义[1]。煤矿瓦斯抽采技术多种多样，也存在较大的差异，根据时间划分可以分为采前抽采、采中抽采以及采后抽采。根据抽采对象的不同，又可以分为煤层抽采、掘进工作面抽采。根据抽采方式的不同，可以分为钻孔式、地面钻井式和埋管抽采式。不同的抽采技术之间存在紧密的联系，根据开采煤矿的特点、地质情况以及瓦斯含量等选择出最适合矿井的瓦斯抽采方式，提升瓦斯抽采效果，保证煤炭安全生产。瓦斯爆炸在煤矿安全生产中属于重大事故，瓦斯积聚可以引起瓦斯爆炸、瓦斯燃烧、甚至会引起人窒息死亡，煤炭生产过程中排放的瓦斯还严重污染环境，也是能源的浪费。瓦斯抽采是预防瓦斯超限，杜绝瓦斯积聚，确保井下良好的通风，防止瓦斯突出的最有效措施；瓦斯抽采是现阶段环保的要求，利用瓦斯发电及发热是现在煤矿研究的重要课题；瓦斯抽采能有效降低煤矿开采时的瓦斯含量，降低煤层压力，防治瓦斯突出事故的发生；瓦斯抽采可以有效控制瓦斯浓度和工作面的回风流，降低采掘过程中的配风量，同时可以降低矿井通风的负担，确保“一通三防”的安全、可靠性，确保矿井的安全生产。在回采结束后，对密闭采空区内部进行合理有效的抽采采空区瓦斯，可以保证煤矿内部的良好通风，避免瓦斯外泄，并进行抽采瓦斯的综合利用，可以提高资源利用率，在瓦斯抽采的不同环节都要注意与其相匹配的参考指标，确保煤矿瓦斯抽采指标满足要求。在进行煤矿开采工作的同时提高煤矿开采效率，保证井下工作人员的生命安全[2]。

2 瓦斯抽采方式

2.1 采空区埋管对回采工作面隅角的瓦斯进行抽采

高突矿井的工作面回采过程中，隅角瓦斯治理难度较大，成为严重制约回采的重要因素，进行隅角瓦斯治理可选择采空区埋管的方式，为确保埋管抽采效果和安全，采区在管路上安装瓦斯抽采自动监控设备，根据日常实时监测数据进行流量控制，达到良好的瓦斯抽采效果，有效的杜绝回采工作面在生产过程中出现的瓦斯超限。经过实际的应用，隅角埋管的瓦斯抽采纯量平均为0.6-1.3m3/min，隅角瓦斯浓度由1-1.5%降低到0.6%以下。

2.2 综合抽采方案

在矿井可采区域内采用保护层开采技术，并对煤层选用底板岩岩巷网格式向上穿层钻孔发进行抽采工作，或施工底板岩巷进行保护层瓦斯抽采，这种方式能够快速有效地降低该层的瓦斯量，最大限度地消除危险性。在不可采区域，使用预抽煤层瓦斯技术对瓦斯进行抽采，能够保障煤层工作面的快速有效采掘。

2.3 采中抽采

预采结束后形成工作面，顺层钻孔继续保持进行抽采工作，从相邻的顺槽较高位置向工作面方向钻孔，每相隔70m左右的距离设置一个高位瓦斯抽采钻场，钻场内设置9-15个孔，按扇形排列，终孔位置在顶板下15-30m之间。在工作面进行采煤作业过程中，需要保持两个高位钻场有效的对隅角裂隙涌出的瓦斯进行抽采，同时为防止塌孔对瓦斯抽采的影响，可在施工好的高位钻孔内预下筛管，可确保高位有效地抽采效果[3]。

2.4 钻割一体化增透卸压抽采技术

我国的煤层主要为低透气性煤层，瓦斯抽采非常困难，单一的低透气性煤层常规的抽采方法无法发挥作用，钻孔的影响范围较小，施工量大，抽放效率低，钻割一体化增透卸压抽采技术可以扩大钻孔有效影响范围，从而提升瓦斯抽采效果。钻割一体化技术是将高压磨料射流技术与钻孔施工技术相结合，在钻孔过程中钻机配合钻杆送入的风或水进行排粉，从而完成钻进作业[4]。钻进结束后，转机停止转动，进行退钻作业，高压泵站加压，在水压达到预定压力之后，清水与高压磨料产生的磨料粒子相混合，从而完成由直向钻孔到侧向割缝的切割，通过阀门控制高压磨料与水的开关，达到随时钻进和割缝的要求，从而实现钻割一体化。

3 结语

煤矿井下开采速度和效率的不断提高，而使瓦斯涌出量增大，使煤炭开采作业的危险因素增加，单一的瓦斯抽采控制技术已经无法保证彻底解决瓦斯给矿井带来的威胁，必须采用综合抽采，即多种抽采方式的组合运用。本文根据抽采时间和采收掘进时间的分类方法采用采后抽采、采中抽采以及采前抽采的组合应用。煤矿瓦斯关系着煤矿的安全生产，对于井下工人的生命安全具有重要影响，因此煤矿瓦斯抽采技术的研究和更新对于煤矿安全生产具有重要意义。