高瓦斯矿井煤层瓦斯抽采设计

摘 要：煤炭是工业生产中必不可少的原材料之一，我国的煤炭储量虽然更丰富但是随着近些年不断开采导致煤炭含量越来越少，因此想要得到高质量的煤炭需要相关部门加深煤炭挖掘的深度。众所周知炭洞越深其中蕴含的瓦斯量越多，若是相关企业没有采取正确措施进行矿井煤层瓦斯的抽取就会导致出现人员伤亡的情况，因此本文主要参照我国的国情进而探讨高效率的瓦斯抽采设计。

关键词：高瓦斯;抽采设计;瓦斯抽采;本煤层预抽

在进行煤炭开采应该提前制定正确的方案，因为随着井洞的不断开采高浓度瓦斯泄露的可能性越大。虽然瓦斯也是工业生产中重要的能源但是如果没有专业的抽采方式就很容易导致瓦斯大面积涌出进而造成一定的危险。同时在进行高瓦斯矿井管理时也需要多加小心，工作人员需要根据瓦斯的排放量确定不同等级的瓦斯矿洞进而采取科学的管理手段。如今我国的地表煤炭层几乎都被开采过，而为了提高我国的可持续发展相关部门需要加深矿井深度以提高煤炭开采效率因此瓦斯的抽取工作是非常必要的。

1 瓦斯抽采设计的必要性

煤炭是不可再生资源，虽然近些年我国不断的发展科学技术以减少煤炭的使用率，但是煤炭在我们的生活中还是必不可少的。一般开采煤炭的手段就是挖掘矿井，但是这种方式也会造成各种问题，例如长期的挖掘容易导致地表塌陷，排放出大量的有害气体等。而瓦斯是一种渗透力非常强的气体，它并不溶于水，同时瓦斯的定义相当广泛，并不只是由一种气体组成的，其中最常见的就是生活中的天然气和煤矿开采过程中产生瓦斯。瓦斯是煤炭形成初期，大量的植物纤维素和周围的有机物质在高温且高压的条件下因为微生物的作用被分解而成，是无色、无味的气体。而瓦斯因为密度非常大如果采矿时间没有注意造成其大面积的泄露就会导致工作人员缺氧而亡，严重的情况下会发生爆炸。而传统的煤炭开采工作中，很多工作人员都没有意识到瓦斯泄露的严重性而是任其飘散，不仅会造成大气污染情况而且会引起人员伤亡。因此为了保障煤炭开采工作能够高效率的进行，瓦斯抽取设计是非常有必要的。

2 本煤层瓦斯抽取

2.1 掘进工作面瓦斯抽采

不同深度的瓦斯含量是不同的，一般而言深度越深瓦斯的浓度越好抽采工作越难进行。因此为了保障瓦斯抽取工作的顺利进行，工作人员应该提前利用相关机器进行瓦斯浓度的估计并且采取掘进式的工作方法。如今是大数据时代，人们只需要通过计算器就能够进行数据的统计，因此在进行瓦斯抽取之前相关负责人可以使用统计瓦斯浓度的专业机器再利用计算器进行数据的记录和分析，必要的情况下可以构建出三维立体模型，进而工作人员能够进行探洞的预判然后确定抽采出相应的瓦斯。井口的大小也是影响瓦斯抽取的重要因素之一，因为在一定的压力下会造成瓦斯的爆炸。而钻洞如果过于小就会造成煤炭层中的瓦斯难以排放，持续堆积引起燃烧爆炸等一系列连环反应，如果钻洞过大就会造成瓦斯泄露，虽然不会短时间内让工作人员窒息但是长时间也会导致施工人员的生命安全受到危害。虽然掘进式的抽采方式比较安全但是難度比较大用时比较长，如果工作人员没有掌握一定的专业知识就很容易造成矿洞的误判引发工程危机。

2.2 回采工作面煤炭层瓦斯抽采

回采工作面的瓦斯抽采设计比较高效，它是利用斜面式的钻洞方式，这样能够进行不同层面的瓦斯开采工作，既可以保证开采工作的高效率而且能够方便工作人员的进行钻洞管理。一般深度深瓦斯浓度大因此排放速度比较快，这样从深层排放的谁就能够推动表层瓦斯的速率。这种瓦斯抽采时工作人员需要设定进风巷和回风巷，回风巷的作用一方面是为了保证瓦斯可以全部进入抽采工具另一方面是为了控制表层瓦斯的排放速度。虽然表层的瓦斯排放速度加快能够促进整体工程的高效进行但是排放量过大的话还是会造成一定的瓦斯泄露，造成环境污染。

3 裂隙带瓦斯抽采

3.1 低位顶板巷道抽采

矿洞中并非是完全敞开形式的，因为岩石的分布会造成一些瓦斯难以被开采。因此为了保证整体瓦斯能够顺利抽采完成，则需要使用各种裂隙带瓦斯抽取的方法。对于表层的瓦斯工作人员可以在煤层的顶端重新打造出一条巷道，当然这种巷道比较特殊主要是用各种大小不一的岩石进行铺设。而这条巷道的洞口选择也是比较特殊的，一般设置在回风巷，这样可以保证在高浓度瓦斯的冲击下一些裂缝之间的瓦斯可以全面的排放出。

3.2 裂隙带钻孔抽取法

不同地区和不同深度的裂隙带发育情况是不完全相同的，因此在进行裂隙带的瓦斯抽取工作之前需要相关负责人能够掌握采动裂隙发育规律，确定瓦斯排放的集中区域，就能够为钻孔抽放确定合理的布置参数提供依据，从而能够高效地抽取高浓度卸压瓦斯，保证煤矿的安全生产。一般钻孔的位置位于回风巷，但是不同大小的钻洞能够抽采的速率是不同的。相关工作人员不能单纯为了提高抽采效率而进行肆意钻洞，钻洞数量一旦多就代表着瓦斯排放速度加快即使能够全面的抽取到岩缝中的瓦斯，仍然会有大量的瓦斯气体泄露，得不偿失。

3.3 利用放水巷进行采风区半封闭插管抽采法

瓦斯是无色无味并且不溶于水的气体，因此相关工作人员可以依据它这种特性，进而在开采层上面进行灌水处理。这样能够在抽采过程中瓦斯是难以排放的，进而形成一种半封闭的空间而工作人员可以在水中进行插管，这样可以缓慢的排放出瓦斯气体。这样的方法更安全，但是需要前期工作人员能够特别清楚瓦斯气体的主要聚集地这样就可以确定封闭空间的具体方位，这种方法还有一个缺点就是抽采效率低，因为插管的直径不能过大同时需要搭配筛管进行使用，以避免瓦斯和其他气体混合。

4 抽采钻场，钻孔的布置

4.1 钻场的位置，间距，钻场尺寸和支护形式

瓦斯的抽采工作并不是随意而为的，在进行抽采之前相关人员需要确定钻场的大小，因为大部分煤炭企业选择的瓦斯抽采方式就是裂隙带抽采，因而在钻洞周围需要设置出风巷和回风巷并且需要根据瓦斯的浓度选择抽采工具。一般钻场的位置就是在表层地面的4到6m并且和地面形成一定的角度，这样能够有助于瓦斯气体的高效率排出。一般钻洞的深度都比较深，一般在100m至150m之间，而直径比较小一般维持在1cm里面。

在进行钻场布置时工作人员一定需要设置支护，这样是为了防止瓦斯气体泄露进而污染周边环境，同时四周支护的并不是完全封闭的，因为瓦斯气体一旦发生聚集现象就会导致爆炸。所以在进行抽采之前需要工作人员仔细检查抽采机器是否完好并且确定抽采管并无损害。而钻场的设置需要根据钻洞的大小进行预测，因此工作人员需要提前勘测出煤炭层的瓦斯浓度进而利用计算器进行钻洞气体抽采的动画演示，进而判断钻场设置是否合理。

4.2 钻孔布置

不同的抽采方式钻孔的深度，直径是不相同的，一般而言钻孔的深度取决于瓦斯的集中区域。所以煤炭企业应该使用专业数据统计每一个煤层的瓦斯含量并且进行数据记录，并且根据瓦斯的浓度设置低瓦斯区域和高瓦斯区域。在低瓦斯矿井中钻孔的直径无需过大，只需要确保岩缝中的瓦斯气体能够完全抽采出。而相对瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为高瓦斯区，该区应按高瓦斯矿井管理，这种矿井在开采时工作人员要尤其重视，并且提前做好防护措施以避免抽采过程发生意外。

5 结束语

目前我国的瓦斯抽采技术还不完善，很多企业因为没有专业素养而没有进行专业的瓦斯抽采工作，因此相关部门需要加大管理力度以提高我国煤炭开采的工作效率，并且降低煤炭开采中的风险性。

参考文献：

[1]刘硕，王俊峰，温伟等.分源法瓦斯预测原理的运用[J].煤炭技术，2014，33（05）：66-68.

[2]鲁义，申宏敏，秦波涛等.顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距研究[].采矿与安全工程学报，2015，32（01）：156-162.

[3]梁冰，袁欣鹏，孙维吉.本煤层顺层瓦斯抽采渗流耦合模型及应用[0].中国矿业大学学报，2014，43（02）：208-213.

作者简介：

赵磐（1986- ），男，山西原平人，硕士研究生，通安工程师，2013年6月毕业于太原理工大学安全工程专业，主要从事煤矿通风安全技术管理方面工作。