抽采利用技术在煤矿瓦斯防治中的有效应用

焦鹏 孙星杰 张宇昊 王泽民

摘 要：对于煤矿企业，瓦斯的抽采和利用是一项技术难题。随着经济社会的发展，以及采煤领域中自动化和信息化技术的普及，瓦斯的抽采和利用技术的重要性越来越突出。瓦斯气体是煤矿作业中不可避免的安全隐患，容易诱发重大安全事故，对人员安全和机械设备造成损伤。结合瓦斯抽采利用技术的应用现状，对煤矿瓦斯抽采技术的应用进行探究。

关键词：煤矿;瓦斯抽采;抽采技术

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。为降低煤矿瓦斯事故发生的可能性，需要优化和完善瓦斯抽采技术，加强瓦斯管理制度的建设。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。随着研究的不断深入，目前中国在瓦斯预防和治理上的一些转变有目共睹，也取得了一些成效。

1概述

瓦斯主要是一些有机物或动物纤维，在高温高压的环境下发生物理化学变化分解，产生了瓦斯气体。瓦斯的主要成分是甲烷，具有可燃性，无色无味。浓度一定时，如果遇到火源，很容易发生爆炸，造成安全事故， 对煤矿的工人造成生命财产的威胁。在煤矿生产中，对于煤矿瓦斯的治理和利用有着一定的理论基础和制度要求，瓦斯的防治工作采用“先抽后采、以风定产、检测监控”的方针，其中强调了采煤采气一体化的概念， 旨在全面提升煤矿的生产效率与质量，促进煤矿瓦斯抽采的有序开展。瓦斯主要是以瓦斯涌出的形式造成安全事故，瓦斯存在于煤层中，能够持久而缓慢的涌出。随着采掘等作业的进行，瓦斯涌出量逐渐增加，瓦斯浓度逐渐升高，如果瓦斯浓度达到报警浓度，则必须停止作业活动并进行处理。瓦斯还可以通过有裂缝的位置，瞬间喷出，井下从业人员如果对作业环境内的气体没有认真检查，准备工作不到位，那么在遇到瓦斯聚集的区域，就容易造成瓦斯的瞬间喷出，此时遇到电火花就能点燃瓦斯，引起爆炸。此外，还存在瓦斯伴随岩石与煤同时喷出的可能，这种方式对煤矿生产造成的破坏最大，在短期内难以实现复工复产，且事故的处理具有更高的综合性与难度。

2煤矿瓦斯的抽采现状

在我国煤矿企业的生产中，瓦斯抽采的方式主要是井下抽采和地面钻井抽采。其中，井下抽采具有技术要求低、投资成本少的特点，自20世纪40年代开始已达到技术的成熟，在煤矿企业中有广泛的应用。能有效实现减少矿井与采空区瓦斯涌出，同时有效防止瓦斯泄漏。目前我国的井下瓦斯抽采存在规模小、部分地区因浓度低而无法加以利用的情况，在瓦斯抽采的工作面，瓦斯抽采量与利用量仅为73.5亿立方米和25亿立方米。地面瓦斯抽采系统建设周期长、费用高、风险大，涉及征地、环保、设计审批等诸多环节，因而对于企业来说成本较高，但从长远来说，地面抽采的效率和安全性是井下抽采不可比拟的。因此，需要结合企业发展现状，探索瓦斯抽采的新技术、新设备和新工艺等，从而有效保障瓦斯抽采的质量和效率，保障矿井生产的安全性的同时，实现经济效益的最大化。

3现有瓦斯抽采技术在煤矿开采中的应用

3.1地面预抽

针对高瓦斯煤层向低瓦斯煤层进行转变的根本措施为地面预抽，在瓦斯地面预抽有效实现的情况下，才能为瓦斯安全隐患的发生给予有效避免，为煤矿生产提供安全性保障。任一煤矿开采过程中，通过抽采方式将高浓度瓦斯向低瓦斯含量进行转变是一项必须的工作环节。在煤层开采之前开展的抽采工作为地面预抽，旨在将煤层瓦斯瓦斯含量给予有效降低， 确保矿井建设以及煤矿生产安全隐患得以有效消除。地面预抽技术显著的特征就体现在抽采以及开采时间和空间并不会对其造成影响，针对地面大规模抽采井的布置工作可以在煤矿开采前的8-10a或更长时间进行开展，如此能够为大面积瓦斯抽采工作的良好开展给予保障，相应的规模化生产也会得以有效形成。

3.2煤矿井上井下联动抽采

在矿井生产安全性给予保障的条件下，针对原有开采区的地面规划区已经逐渐向开拓区进行转变，基于矿井生产相应规划基础上，在井下需要将掘进开拓巷道准备工作做好，这一过程中需要对瓦斯抽取形式进行积极调整，通过对地面抽采井的有效利用，将煤层裂隙以及井下施工长钻空给予积极制造，确保井上井下联合抽采目的得以达成，促使煤层瓦斯量得以快速降低。在煤矿瓦斯防治中通过先地面后井下联动抽采的有效实施， 进而基于煤矿规划对地面预抽方式进行实施，能够促使这一区域逐渐向开拓准备区进行转变，对于煤矿井下来说，需要将贯通施工方式给予有效实施，在施工过程中主要是采用水平长钻孔将地面已有的抽采经压裂的裂缝与对应影响带进行有效贯通，以此确保直井压裂裂缝与顺层水平钻孔得以更好的形成，进而实现立体抽采网的有效构成。在达到贯通要求后就需要将相应工作立即停止，并逐渐向地面井下区域卸压抽采形式进行转变，以此促进抽采效率的有效提升，同时也能将抽采达标时间给予全面节省。在具体开采过程中为了确保顺层钻孔预抽成效得以有效提升，就需要对进钻孔布置方式进行积极改进，与此同时优化钻孔密度以及孔深等数据。在优化钻孔密度过程中是以有效测定抽采半径方式应用为主，通过对钻孔间距的合理布置，将因钻孔间距太小而出现的抽采重叠所导致的抽采量减少问题给予有效避免。

3.3井下递进抽采

在递进抽采技术应用过程中，回采工作面的布置需要在多条巷道掘进中进行，关于外测巷道内向下一临近工作面长钻孔的实施应提前进行，确保钻孔长度与相应工作需求相匹配，促使外测巷道向下一工作面两面巷道条带覆盖过程中、对长度的条件需求得以充分满足，在对这一工作面进行掘进的过程中，需要将下一工作面掘采以及抽采工作进行开展，为下一工作面抽采时间的延长给予保障，为抽采工作实施创造有利条件，进而极大限度的降低回采工作面瓦斯量。在煤矿瓦斯防治过程中为确保递进模块抽采顺利实施得以有效实现，通过对长钻孔抽采特征的充分探究，能够将抽采效果进行准确预测，在此基础上能够确保模块抽采参数选择的合理性。值得注意的是，对于长钻孔来说，需要确保严封以及长封孔需求得以充分滿足，为钻孔长期抽采工作开展给予保障，促进抽采效果的有效提升。

结束语：对目前中国瓦斯抽采技术所经历的阶段进行了简要介绍，并且针对瓦斯抽采技术进行了分析总结，同时对煤层瓦斯抽采过程中所遇到的一些技术以及理论问题进行了阐述。在瓦斯事故的预防中，瓦斯抽采技术是非常重要的，所以需要加强理论研究，同时深化和调整技术设备的研究与应用，从根本上解决煤矿瓦斯抽采安全问题。

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