煤矿采空区的瓦斯抽采

唐伟杰

(龙煤七台河矿业公司救护大队，黑龙江 七台河 154600)

1 采空区瓦斯抽采

1.1 采空区瓦斯抽采划分

依据煤矿开采过程划分，采空区的瓦斯抽采措施可分为回采生产过程中的抽采和采后密闭抽采；依据采空区状态划分，又分为半封闭抽采和全封闭抽采；按采空区瓦斯抽采方式，可分为钻孔抽采法和巷道抽采法。

1.2 开采煤层顶板走向钻孔瓦斯抽采

在开采煤层工作面回风巷每隔100 m施工一个钻场，钻场底板为开采层顶板。施工钻孔深度为130～150 m，钻孔终孔高度位于煤层顶板向上15～20 m，钻孔具体布置如图1所示。

图1 走向钻孔抽采采空区瓦斯钻孔布置示意图Fig.1 Layout of gas drilling in goaf

1.3 高抽巷瓦斯抽采

在开采层沿走向先施工一段高抽巷平巷，与工作面回风水平距离15～20 m，再起坡施工至距开采煤层顶板15～20 m处变平，施工至工作面走向边界，高抽巷瓦斯抽采如图2所示。高位巷治理瓦斯类型为全风压高抽巷引排瓦斯和高抽巷密闭抽采瓦斯，目前主要是高抽巷外口打密闭墙穿管抽采采空区积存的瓦斯。高抽巷密闭抽采瓦斯管路布置如图3所示。

图2 高抽巷瓦斯抽采示意图Fig.2 Schematic diagram of gas drainage in high drainage roadway

图3 高抽巷密闭抽采瓦斯管路布置Fig.3 Layout of closed gas drainage pipeline in high drainage roadway

在终采线位置选择顶帮完好处构筑一道密闭墙，砖墙厚1.0 m，四周掏槽0.2 m，中间注入粉煤灰。在构筑密闭墙的同时，预埋观测管、注浆管和2条瓦斯抽采管路，左、右帮分别铺设一条瓦斯抽采管路，管路铺入密闭墙16 m，下方用H架支撑。高抽巷抽采适合无煤层自然发火或发火期长的回采工作面。

1.4 尾抽巷瓦斯抽采

在尾抽巷预设瓦斯抽采管路。工作面回采前，在尾抽巷构筑封闭墙，减少漏风，墙上要预留管子口。抽采负压与流量必须与采空区的瓦斯量相适应，保证抽出气体中的瓦斯浓度。若煤层具有自燃倾向性，必须经常检查抽采的气体成分，如果有CO出现，且浓度不断上升，则存在采空区煤炭自燃的征兆，必须立即停止抽采，采取防煤炭自燃的技术措施。

2 综合瓦斯抽采

在各地一些高瓦斯矿区，工作面绝对瓦斯涌出量大都在30～50 m3/min以上。部分矿区由于工作面推进速度快，采高大，邻近层较多，工作面绝对瓦斯涌出量可达100 m3/min以上，有的甚至达200 m3/min以上。采用单一的瓦斯抽采方法不能保证工作面安全开采，所以瓦斯综合抽采方法是有效的技术措施。综合瓦斯抽采方法是不同抽采方法的结合。从空间上划分，可分为井下瓦斯抽采和地面钻井瓦斯抽采的综合抽采方法；从抽采对象上划分，可分为本煤层抽采、邻近层抽采和采空区抽采的综合抽采方法。巷道掘进过程中，为了施工安全，可超前向岩巷两侧或掘进工作面前方的溶洞裂隙带打钻孔，进行围岩瓦斯抽采。

3 提高瓦斯抽采量的方法措施

对于透气性系数低、较难抽出瓦斯的煤层，采用常规抽采瓦斯的方法难以实现预期效果。为提高瓦斯抽采量，目前采用的方法措施有以下几种。

3.1 加大钻孔直径

增大钻孔直径可以有效增加钻孔暴露面积，使瓦斯抽采量增加。

3.2 增加钻孔的穿煤长度

由于煤层厚度是个定值，顺层钻孔长度的增加也有限，钻孔越长，打钻技术难度也就越大，因此，通过增加钻孔的穿煤长度增加瓦斯抽采量也是比较有限。

3.3 增加钻孔密度

增加钻孔密度是缩短钻孔间距，增加抽瓦斯钻孔数量，在钻孔间距比较合理时，有利于提高煤层瓦斯的抽采率。由于每个钻孔在某一流动时间内都存在临界控制范围，只有在流动场内相互不干扰时才能增加钻孔密度，才能有效提高瓦斯抽采量。

3.4 提高抽采负压

提高抽采负压是否能显著增加抽采量存在分歧，但一些矿井提高抽采负压后抽采量显著提高。每个矿井、每个煤层合理的抽采负压是不同的，要想获得最佳抽采效果，必须按各个煤层或钻孔抽采负压与流量特性曲线来确定合理的负压。同时，还必须考虑瓦斯泵的性能及抽采系统的密封程度。

3.5 延长抽采时间

钻孔瓦斯抽采总量并非无限的，而有一个临界值。工程实践表明，透气性低的煤层，由于衰减系数较大，抽采半年至一年时间，钻孔抽采瓦斯总量就接近了钻孔的临界瓦斯抽采量。若再延长抽采时间，由于瓦斯抽采量的有限性，再抽采瓦斯也无实际意义，从矿井生产来看，也不可预抽时间太长。

3.6 增大煤层透气性

对低透气性煤层，提高煤层透气性是增大瓦斯抽采量的重要因素。提高透气性的措施主要有保护层开采、深孔爆破和交叉钻孔等。