煤矿瓦斯抽采技术研究

任砚东

摘要：随着科学技术的快速发展，以及煤矿瓦斯技术管理水平的提高，煤矿瓦斯事故量有所下降，瓦斯治理方面也取得了比较大的成果，但是，由于开采深度的增加和一些问题的出现，以及相关因素的影响，煤矿瓦斯危险性越来越强。而煤矿瓦斯同时也是一种可以合理利用的资源，可以作为能源被应用于许多行业。鉴于中国地质条件的复杂性，再加上中国大多数煤矿都属于高复杂性的矿区，以及煤层的渗透性较差等，对中国煤矿企业的安全生产造成了一定的影响和阻碍。

关键词：煤矿;瓦斯抽采;抽采技术

引言

随着开采深度的增加，地应力和煤层气含量增加，但煤层渗透率下降，煤矿瓦斯开采和瓦斯灾害防治更难实现。煤矿气体是一种温室气体，在井下是一种危险气体。但通过提高煤层透气性，提高瓦斯开采利用效率，可将这种有害温室转化为清洁能源。

1煤矿瓦斯综合抽采技术概述

在煤矿生产阶段，煤矿瓦斯抽采方法较多，根据煤层开采时间可以将其划分成采前抽采、采中抽采和采后抽采;根据瓦斯抽采对象可以将其划分成本煤层抽采、回采工作面抽采、邻近层抽采、采空区抽采和掘进工作面抽采;根据抽采方式可以将其划分成地面钻井抽采、钻孔抽采（顺层钻孔和穿层钻孔）、埋管抽采和巷道抽采等。实际上，并不是将上述抽采方式按照一定的方式组合在一起就是煤矿综合瓦斯抽采。通常情况下，对于一个煤层、一个矿井而言，通过单一的瓦斯抽采方并不能使矿井瓦斯问题得到有效解决，此时要对煤层地质、瓦斯赋存等给予综合考虑，通过技术方案论证来对不同抽采方法进行优选和组合，以此来实现煤矿瓦斯的最大化抽采。在煤矿瓦斯综合抽采过程中，要确保抽采效果满足采前、采中、采后瓦斯抽采考核标准，这样即可以确保工作面的安全采掘，而且还可以降低瓦斯突出概率，保证矿井的安全、高效生产。

2煤矿瓦斯抽采技术发展阶段

对于中国的煤矿瓦斯抽采来说，前后所采取的几个主要理念分别为以局部防突并进的措施为主、先进行抽汲再进行开采、抽汲和开采均要达标和针对一个区域首先开展防突。随着煤炭工业技术的发展，瓦斯抽采技术也在不断提高。针对中国存在的一些透气性较差且瓦斯含量较高的煤层，采用布孔式的抽采方式来抽采瓦斯，效果差强人意。而这种常规的开采方式也难以保证安全，增加了危险发生的概率。1960年以后，人们做了大量的实验来解决类似煤层的开采问题，也对多种抽采方式进行了改进和强化。例如：利用水利作用产生的压力来对煤层进行割缝，利用扩大钻具的直径和进行爆破等方式实现对该类煤层的强化抽采。在进行实验的过程中，发现大多数方法对于该类煤层的开采效果良好，但是该方法仍处于实验和总结经验的阶段，所以还未得到大范围的普及和推广。

3适合中国的瓦斯抽采技术

3.1采前抽采技术

采前排水的主要目的是降低矿井瓦斯含量和矿井压力，降低瓦斯事故发生的概率。单煤层抽放技术包括长钻孔顺层递进式屏蔽瓦斯抽放法、地面钻孔抽放法、顺层钻孔和顺层钻孔瓦斯抽放法。由于中国煤層的渗透性较差，施工人员应根据矿井的地理位置尽量缩短钻孔间距，并控制钻孔间距。煤矿开采人员可以采用保护层开采技术，利用底板岩巷网格向上钻孔，这种技术可以降低采取煤层中的瓦斯含量，进而减少突发事故的发生。施工人员还可以采用适当的开采方式进行瓦斯抽采，保障煤巷挖掘工作可以顺利进行。随着开采深度的不断增加，瓦斯含量以及压力也会不断增加，煤层厚度较高还会增加施工过程的危险性。施工人员可以采用顺层长钻孔法进行硬煤层的开采，对于浅部突出危险区可以采用顺层长钻孔递进掩护方式抽采瓦斯。应用此种开采方式可以有效改善矿区内部的瓦斯含量以及实际压力，保障瓦斯开采过程可以顺利进行。此外，对于瓦斯含量比较少的煤层可以直接进行开采。

3.2针对采空区的独立瓦斯抽采技术

对于采空区瓦斯的开采，由于开采过程中采空区是瓦斯聚集的地方，瓦斯也可以从采空区流入到开采区域，这就形成了循环的瓦斯源。因此，对于采空区瓦斯的开采应该采用独立的瓦斯开采技术，目前常用的开采技术有封闭式的瓦斯抽采以及以埋管的形式进行抽采的技术。

3.3瓦斯综合抽采技术的应用

某煤矿多个煤层属于煤和瓦斯突出煤层，在实际开采过程中曾出现过多次煤和瓦斯突出问题，为了使瓦斯突出问题得到有效避免和解决，为矿井配备了井下移动抽采系统及地面永久抽采系统。在该煤矿中，5煤层和8煤层属于瓦斯主要集中煤层，需要从4煤层可采区入手来抽取5煤层瓦斯，并通过应用底板岩巷网格式穿层钻孔法来对5煤层中的瓦斯进行抽取。对于4煤的不可采位置，可以选择底板岩巷网格式穿层钻孔来对煤巷条带中的瓦斯进行抽取。8煤层赋存相对稳定，随着开采深度的不断增加，将会提高煤层中的瓦斯含量与压力，进而形成瓦斯突出危险区，此时可以借助顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采技术，其不仅可以使煤层瓦斯含量与压力降低，而且还可以提高工作面掘进速度。

3.4智能瓦斯抽采

瓦斯抽采智能监控系统通过安装在井下各抽采管道上的瓦斯浓度、温度、流量、负压、CO传感器等采集瓦斯抽采相关参数，利用PROFIBUS总线将其传输至井下PLC监控分站并将其显示出来，PLC监控分站将采集到的瓦斯数据进行处理，若检测到瓦斯浓度低于预设阀值或超出极限值，启动声光报警器并根据实际情况对管道阀门开度进行控制，始终将瓦斯抽采浓度控制在预设阀值与极限值范围之内：同时将采集到的管道气体温度、CO浓度值与安全报警值进行对比处理，确认是否存在超限情况。系统可通过对安装在抽采管道上的电动调节阀开度位置进行自动搜寻调控，寻找瓦斯最佳抽采浓度，保证瓦斯高浓度、高效率、不超限安全抽采，满足瓦斯抽采生产要求。

3.5采后抽采技术

采后抽采的主要工作内容就是抽采顶部裂缝内以及密封采空区的瓦斯，采后抽采技术可以提高矿区瓦斯的利用率，增加煤矿企业的经济效益。目前我国常用的采后抽采技术包括井下穿层钻孔抽采法、地面钻井抽采法以及密闭埋管抽采法等。采后抽采技术也是瓦斯抽采的重要内容，因此煤矿企业应当增强对于采后抽采技术的重视，保障瓦斯的开采安全。随着我国社会发展进程不断加快，社会各界对于瓦斯的需求量也逐渐提高，这就导致我国浅部瓦斯含量逐渐减少，深部开采技术还不完善。由于存在高地应力以及地表温度逐渐升高，煤矿开采事故发生的概率也随之增加，其中瓦斯事故影响范围较大而且事故发生次数也比较多，这就需要我国煤矿企业的管理人员加强对瓦斯开采工作的重视。我国煤矿企业应当不断完善自身开采技术，同时还要增强施工人员的开采能力以及创新能力，加强对于开采过程的监管，保障施工过程的严谨性、规范性以及安全性。

结束语

随着我国科学技术以及经济实力的不断进步，社会对于瓦斯的需求量也逐渐增加。由于煤矿瓦斯开采过程较为危险，因此我国煤矿开采工人必须具有较高的安全意识以及操作能力。我国煤矿瓦斯企业应当不断完善自身的抽采技术，提高施工人员的工作能力，这样才能保障我国瓦斯抽采效率，促进我国煤矿抽采技术的稳定发展。

参考文献

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