煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实践与作用

谈国文

（1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037）

1 引言

煤矿瓦斯事故会给企业和人民群众带来极为严重的危害，而且对事故的处理也需要花费大量人力、物力、财力才能处理好，导致企业经济效益、社会效益受到损害。因此，必须充分重视煤矿瓦斯治理工作，做好煤矿瓦斯预防工作，确保煤矿行业的可持续发展。在煤矿生产过程中始终坚持煤矿安全生产技术为准则，强化煤矿瓦斯治理与控制工作力度，减少或避免煤矿瓦斯事故。

2 “先抽后采”概述

2.1 “先抽后采”的提出

2002年8月，国家安监局、煤监局根据我国煤矿安全生产情况，提出“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字方针，致力建设防范瓦斯事故的长效机制。“先抽后采”为煤矿瓦斯防治工作提供相应指导，对我国煤矿瓦斯治理预防工作促进作用巨大。十二字方针是治理煤矿瓦斯的根本政策及关键举动，充分体现我国煤矿瓦斯治理以安全生产为根本的工作宗旨【1】。

2.2 “先抽后采”的作用

煤矿生产系统多位于地下环境，水文、地质因素非常复杂，对煤矿生产安全的影响非常大。而瓦斯是煤矿当中的重要隐患问题，“先抽后采”理论在煤矿瓦斯治理工作中能够确保采用更为科学、合理的方法开展工作，保证煤矿瓦斯治理妥当及人员、财产安全，提升煤矿日常工作效率，对整个企业的工作都具有良好、积极的影响，并减少了对矿山及其周边环境的破坏。

3 煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实践方法及具体作用

煤矿瓦斯除了威胁煤矿生产安全，其本身也是一种能源。对煤矿瓦斯进行抽采不仅能降低煤矿生产安全风险及事故隐患出现的概率，还能通过进行瓦斯抽采将其进行有效利用。当前，我国高瓦斯矿井在整改煤炭行业当中的占比较高，且大部分属于井下开采方式，开采深度较大，随着煤层深度的不断增加，瓦斯压力、含量也在快速提升，而渗透性会变得越来越差。加之矿体经多次地壳运动，会在煤矿底层出现褶皱、隆起等破坏煤层结构的问题，煤层当中会出现松软等问题，严重阻碍煤矿瓦斯抽采工作的开展，在进行开采前要面临瓦斯集中喷放、无法控制的问题，增加了瓦斯爆炸事故的发生概率。而通过煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实践方法对其进行治理，改善煤矿生产环境，具体分析如下。

3.1 煤矿瓦斯抽采工作现状

3.1.1 抽采难度系数高

煤炭是特殊物质经过长久的时间在特殊环境下才形成的物质，经过多年开采，后续的开采难度越来越大，连带导致煤矿瓦斯抽采工作难度系统越来越高。我国多数矿井都是井下开采，瓦斯含量较高，煤层透气性较差，严重影响开采前的瓦斯抽放效果，传统的抽采方式无法有效满足瓦斯抽采工作要求，且无法跟上开采工作的推进【2】。

3.1.2 抽采危险性高

煤矿瓦斯的危险性是众所周知的，容易出现泄漏问题，而且井下开采空间相对狭小，很容易出现瓦斯短时间聚集导致浓度上升的情况，严重时会威胁井下工作人员、设备的安全。经过抽采的瓦斯更易燃，井下出现点火源的可控性相对较差，极端情况下就会导致瓦斯爆炸问题的出现。而且，煤炭开采过程中，所承载的各种压力较大，瓦斯受压涌出，结合其他多种物质，其危险系数会成倍增长。

3.2 煤矿瓦斯抽采的具体方法

3.2.1 存在保护层的煤层瓦斯抽采

存在保护层的煤层岩体会存在垮落带、弯曲带、断裂带，煤层下表面会出现底鼓裂缝带、变形带等情况，在进行煤炭开采前需要先将该部分的保护层清理干净，并在弯曲带、断裂带上设置相应的被保护层。一般情况下，被保护煤层岩体会出现垂直、斜交的裂缝，即可通过垂直、斜交2种方式将瓦斯引导至平行层，实现瓦斯的抽采。对于保护层断裂带的煤矿瓦斯抽采主要采用高水平钻孔法、地面钻孔法、底板跨层钻孔法、掘进高抽放法、高风险钻孔法等方式。对于具有弯曲保护层的煤矿瓦斯抽采主要采用底板跨层钻孔法、地面钻孔法、顶板跨层钻孔法等方式【3】。

3.2.2 井下煤层瓦斯抽采

井下煤层常用预抽瓦斯钻孔法，通过卸压预抽、原始预抽的方法对区域煤层瓦斯进行治理。这种方法具有进程快、钻孔进尺短、抽放效果好的优势。具体实施过程的操作如下：煤矿巷道两侧以5m间隔各钻2个长孔，在巷道与钻孔之间掘进10m后采取相应措施保证孔钻轨道不脱离巷道掘进方向，且不进入巷道掘进空间。若钻孔、掘进过程中遇到瓦斯危险煤层，应在巷道掘进面设置防突钻孔，以降低瓦斯浓度。防突钻孔的深度一般为15～30cm，直径为1dm，相邻防突钻孔间隔保持1m左右。随机瓦斯抽放也是煤矿常用的瓦斯抽放方法，具有处理和收集范围广的优点。

3.2.3 地面钻井煤矿瓦斯抽采

地面钻井煤矿的瓦斯抽采主要涉及3个阶段：完井阶段、排水采气阶段、煤层透气性改造阶段。完井阶段主要是检测固井质量，安装基岩段套管、电测井、固定表土段钻井机等多种设备。排水采气阶段主要更换井口设施、降低液面高度等内容。煤层透气性改造阶段主要有射孔、压裂。加之各地矿井水文、地质、施工环境等都存在差异，地面钻井煤矿瓦斯抽采的适应性会受到限制。

3.3 煤矿瓦斯治理“先抽后采”的具体作用

3.3.1 提升瓦斯抽采及生产效率

煤矿瓦斯灾害会给企业生产经营造成非常大的压力和障碍，通过“先抽后采”对煤矿瓦斯进行有效治理，能够大大降低煤矿瓦斯灾害事故的发生，为煤矿安全生产工作提供良好保障。

而且，企业一旦不受瓦斯灾害的威胁，整个安全生产形势会得到扭转，整体安全系统就会上升，相应的日常生产经营活动效率也会提升上来，煤炭产量、质量也会得到较大改观。

3.3.2 达到节能减排的目标

煤层瓦斯的主要成分为甲烷，若能进行收集、利用，可以用于各类能源系统作为燃料，以有效缓解各地资源压力。而且，利用煤层瓦斯代替煤炭自身，能够充分改善传统煤炭燃烧过程中对大气环境的恶劣影响，实现节能减排的相关目标，并改善当地生态环境【4】。

3.3.3 帮助企业调整产业结构

在煤矿开采过程中利用“先抽后采”的方式治理煤矿瓦斯，可以有效降低煤层开采成本，为企业带来更高的经济效益和社会效益。而且，利用“先抽后采”的方式需要设置相应的瓦斯抽采系统、设备、人员，以充分带动当地经济、社会发展，为自身及相关产业发展奠定良好基础，帮助企业进行产业结构调整、优化，促进煤炭与其他行业可持续发展。

4 结语

自2002年提出“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字方针，我国煤炭产量逐年攀升，矿井瓦斯抽采率大大增加，煤矿生产过程中采用“先抽后采”的方式对煤矿瓦斯进行治理，“先抽后采”的治理方式为我国煤矿瓦斯治理及煤矿安全生产保障发挥了非常重要的作用。因此，在具体工作推行过程中，必须结合国家相关标准、规范实现煤与瓦斯突出矿井的安全高效开采，降低瓦斯灾害问题，确保矿山生产安全，提升煤炭生产效率。