低透气性煤层瓦斯抽采技术及应用分析

梁国亮

摘 要：我国对于煤炭资源的需求是比较大的，近些年来由于经济的发展，我国的煤炭开采量也在逐渐的提高，但是由于过度的开采，目前煤炭的开采难度也在不断的提高，特别是一些在深层处的透气性煤层，瓦斯的含量比较高所以说抽采的难度比较大，对于煤矿的开采安全有着较大的影响。本文主要对瓦斯的抽采技术进行了主要的探讨和分析。

关键词：低透气性煤层;瓦斯抽采;应用分析

煤矿在开采的过程当中，经常会出现因为瓦斯治理的不到位而导致的安全事故。因此需要有关部门加强对于瓦斯的治理，尽量的消除安全方面的隐患，这也是煤矿企业必须要重视的安全措施之一。目前我国的煤矿企业的工作人员借鉴了国外的一些先进的技术，探索出了低透气性煤层瓦斯抽采的最佳的方式，并且截止到目前为止已经取得了一定的成功的经验。

1 概述

1.1 瓦斯的背景介绍

煤矿这一资源在地球上属于不可再生的资源，主要是地球在几亿年前经过植物遗体的长时间的堆积而长埋于地下，并且经历了一定的物理作用和化学作用而形成的沉积岩，而瓦斯就是煤矿资源在形成的初期，厌氧菌分解了有机质所形成的气体，主要存在于煤或者是岩层当中。瓦斯的开采和煤矿的开采两者是一起的，一帮情况下都是在进行煤矿的开采的时候瓦斯就会随之而用处，瓦斯在涌出之后自身所具有的含量以及自身所具有的形式将成为瓦斯分类的具体的标准，一般情况下都分为以下三种，分别是高瓦斯矿井或者是瓦斯矿井以及瓦斯突出矿井这三种。但是瓦斯的冒出并不是完成的好事，对于环境空气来说，瓦斯的冒出对于空气容易造成一定的污染，对于进行开采的矿工来说也是非常危险的，其中瓦斯是无污染的一种燃料，所以说瓦斯需要在开挖的时候注意，但是使用的时候却是煤炭和汽油等燃料的良好的替代品。想要解决这一问题可以提前的对瓦斯进行抽采，这样可以顺利的降低瓦斯抽采的难度，并且还可以有效的节约使用的资源。

我国相对于一些国外的国家来说进行瓦斯开采的难度是比较大的，原因就在于相对于那些国外的国家来说，我国的地质结构是更加的复杂的，并且煤炭的透气性是更低的，因此瓦斯的含量也是相对来说比较高的，所以说抽采的难度是被加大的，如果不注意就会造成一定的瓦斯事故。目前我国所面临的主要的瓦斯抽采治理问题就是瓦斯的抽采量比较低而且抽采后利用率也比较低。

1.2 煤层透气性的测定

煤层透气性主要指的就是在地下的压力层存在的情况下，煤层当中的瓦斯气体的流动程度，主要的表示方式就是通过透气性系数来进行表示的。目前我国采取的主要的测定的方式就是由我国的矿业大学所提出的测定的方法。

1.3 低透气性煤层瓦斯抽采瓶颈

自从我国推行改革开放的政策以来，我国的煤炭工业至今为止已经取得了一定的成果，并且我国的自动化和机械化方面的发展一直在进步，所以说煤炭开采的技术也得到了提高，有了突破性的进展。但是从世界的角度来说，我国在煤炭开采领域当中所产生的事故数量是比较多的，因此我国也是一个矿井事故发生率较高的国家，瓦斯爆炸或者是瓦斯窒息等多种事故频繁的发生，不仅仅造成了企业的大量的损失，也使得瓦斯的开采面临着一定的困难，对于其未来的发展造成了一定的阻碍。目前来看。抽采瓦斯现阶段已经成为了低透气性煤层生产和发展的一个重要的瓶颈，特别是一些松软低透气性的煤层，这需要更加精准的抽采设备，以及更加技术更好的抽采技术，只有这样才可以有效的降低在瓦斯开采的时候所面临的危险程度。低透气性煤层外丝抽采目前主要瓶颈的突破的地方则是尽量的解决煤层的透气性以及瓦斯抽采钻孔技术的问题，只有解决了这两方面的问题，才有可能促使瓦斯开采的技术得到进步。

2 低透气性煤层中瓦斯抽采的常用技术

2.1 水力钻孔抽采技术

不同的技术适合的抽采环境也是不一样的，煤层也是分为了很多个种类的，简单来说，水力钻孔技术目前比较适合突出的煤层，这是经过了长期的试验之后可以得出的结论。水力的钻孔技术主要是增加的煤层的透气性，这样做的目的也是在于需要控制抽采的时间，高压水流的冲击以及通过钻孔将高压的液体压入低透气性的煤层，从而快速的引起周围的煤层发生一定的变化，接下来就会出现一些现象，比如说卸压，位移等等，甚至是出现裂缝，这些都是正常的现象，液体逐渐的填充到了裂缝当中，这样对=可以有效的增加煤层的透气性。当然在使用这一技术的时候，需要注意的就是要尽量的控制好钻孔的为止，以及其中的尺寸大小和间距，在进行的过程当中还需要根据具体的实施的环境来设计钻孔的倾角，只有这样才可以选择出合适的设备和型号，对于最终煤层的透气性的影响也是不一样的。除此以外，还需要对水压和孔径的位置进行设计，需要进行比较准确的计算，这样进行的目的在于对瓦斯抽采的各种影响因素可以迅速的降到最低，从而有效的控制好裂纹的形成和发展。水力钻孔抽采瓦斯的方式可以解决很多的问题，比如说这一技术适用于比较突出的煤层，那么就可以解决煤层突出的自然结构，这对于瓦斯的抽采是具有一定的有利的作用的，但是液压混入进去肯定会对后续的煤层的清理造成一定的不便的情况。

2.2 深孔预爆破强化抽采技术

这一技术主要使用是为了应对煤层当中所发生的应力变化所产生的裂缝，使用炸药进一步的进行炸破可以促使产生的裂缝得到扩大，从而有效的增强煤层的透气性，并且对于瓦斯的排出情况来说是非常有利的。这一技术主要应用在松软煤层的瓦斯抽采方面，所进行改变的也是煤层当中的应力的分布，从而有效的扩大煤层当中卸压的长度，通过多次的实验研究可以证明的是，爆破技术在瓦斯的抽采过程当中，所起到的作用不仅仅是扩大已经存在的裂缝，还可能会产生新的裂缝，这样更加增加了煤层自身所具有的透气性，有效的提高瓦斯在抽采的时候所具有的浓度。在运用这一技术和方法的时候，需要注意的是要控制施工技术，因为爆破的技术是非常的复杂并且危险的，容易造成一定的安全方面的事故，影响后续的工程。在进行爆破的时候，一般情况下都是以爆炸点为原因的，之后沿着径会向周围扩散比较强大的冲击波，这一次的冲击波可以和周围所产生的高压的气体两者之间进行相互的作用，从而促使煤层能够发生一定的变形，在爆破的后期，多出的爆孔就会形成，这时候不同的爆孔之间就会促使产生的裂缝互相进行贯通，当形成了较大范围的裂缝网的时候，就可以进一步的增加低透气煤层的渗透性，从而更加有利于瓦斯的开采。

2.3 水力割缝强化技术

这一技术主要运用的是高压的水流卸压这一技术原理，所产生的作用也是通过这一方式来实现的，主要的步骤一般情况下都是分为两个步骤进行，在复钻机处进行水平的钻孔，之后通过高压的水流来对煤层进行切割。在进行切割的时候肯定会产生煤层的应变，当出现这一现象的时候，煤层当中就会产生不均匀的沉降，之后形成一定的裂缝，而瓦斯之后就会沿着这些裂缝迅速的涌出来，而对于整个煤层来说就会出现迅速的卸压的现象，相应的煤层的透气性也就可以被增加，从而促使瓦斯的抽取率被大大的提高。在进行操作的过程当中，一些专业的高科技的设备是不可缺少的，因此需要在操作之前进行详细的准备。水力的割缝技术有效的对煤层的透气性进行了强化，所以说瓦斯的流动性就被快速的增加，这样就实现了开采的煤层的卸压，减少瓦斯开采的难度，也为低透气性煤层当中瓦斯的抽取环节提供了一定的应用方面的价值。

3 结束语

从目前的情况当中可以看出的是，低透气性的高瓦斯煤层开采还是煤矿工作的一个重点的难题，如果不及时的解决这一问题，那么就会对矿工的生命安全有着重大的威胁。因此一定要确保在瓦斯抽采的时候安全措施顺利到位，确保矿工的安全。

参考文献：

[1]王辉.低透气性煤层瓦斯抽采技术研究与应用[J].能源技术与管理，2013，38（4）：39-40.

[5]吕建光.大西煤业低透气性煤层瓦斯抽采浓度提升研究[J]能源与节能，2015（07）：162-164.

作者简介：

梁國亮（1990- ），男，山西平遥人，通安助理工程师，2013年毕业于山西煤炭管理干部学院通风安全专业，主要从事矿井通风方面工作。