煤矿瓦斯抽采技术研究及应用探究

李小超

摘要：随着煤矿开采向深部延伸，开采工作面瓦斯急涌的情况时有发生，极大程度危及到开采人员的生命安全，存在巨大的安全隐患。煤矿企业应当采用先进的综合抽采技术保障瓦斯抽采过程的安全性以及高效性，通过对煤矿瓦斯综合抽采技术及应用的分析以期促进我国抽采事业的进步。

关键词：煤矿开采;综合抽采;瓦斯抽采技术;应用分析

引言：随着社会经济快速发展，促进了采煤技术的发展。煤矿开采作业中，实行自动化、机械化生产作业。煤炭开采施工中，相应扩大作业规模、矿井开采范围与空间。对于采空区与回采面瓦斯，涌出强度与速率持续加强，相应扩大涌出面积，涌出均匀性较强。注重防治煤炭瓦斯，会增加技术操作难度，为了满足煤炭需求量，煤矿注重创新和改革生产技术。煤炭瓦斯安全抽采时，技术发展与改革力度不足。煤炭生产期间，面临较多安全隐患，应注重研究和分析煤矿瓦斯抽采技术。

1煤矿瓦斯综合抽采技术应用的意义

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.。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[1]。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。在煤矿开采前利用煤矿瓦斯综合抽采技术可以使煤矿内瓦斯的含量满足8m3/t以内的条件，从而将煤层压力控制在0.74MPa以内，为煤矿正常有序开采创造安全条件。在煤矿开采过程中利用煤矿瓦斯综合抽采技术主要是控制上隅角瓦斯浓度和作业面回风流，兼顾瓦斯抽采效率与开采作业进程。而在煤矿开采结束后利用煤矿瓦斯综合抽采技术可以促进煤矿通风，避免发生瓦斯外泄引发安全生产事故。现阶段，随着煤矿瓦斯抽采技术的进步发展，煤矿瓦斯综合抽采技术在具体应用时有了两个方面的极大突破，一方面实现了密闭空采区瓦斯的二次利用，提高了资源利用的效率，另一方面在兼顾指标平衡的情况下，可以同步保证煤矿开采作业的正常进行，极大程度提高煤矿开采作业效率的同时，实现了更加安全。

2常用的瓦斯抽采技术

2.1顺层密集场钻孔抽采技术

瓦斯区域性抽采时，合理应用顺层密集成钻孔抽采技术。注重处理综采面消突问题，减少工作面瓦斯浓度，充分发挥出顺层密集场钻孔技术的作用。应用抽采技术钻孔时，深度超过80m，孔距约为3～5m，预抽瓦斯时间高达6个月。钻孔布设时，主要采用斜向布孔、交叉钻孔方式，显著提升瓦斯抽采效率。应用斜向布孔方式，可以同时进行抽采操作。应用交叉布孔方式，不仅不会增加工作量，反而可以提升瓦斯抽采效率。煤矿应用顺层交叉钻孔法，科学抽采突出层煤矿瓦斯。抽采处理之后，通过交叉钻孔方式，减少钻孔坍孔与堵孔问题，以免影响抽采效果。相比于平行钻孔抽采法，合理应用交叉钻孔抽采法，可以显著地提升抽采效率。

2.2远控自动化钻孔技术

利用传感和视频技术，将相关参数与现场视频通过安全监控的以太网传输到远控操作地点，操作人员在操作地点发出控制信号触发电动阀门控制液压油路的导通与关断、控制电机和泵组的启停。实现了自动装卸钻杆，自动调整钻机开孔位置、倾角、方位，自动移动钻机、固定钻机等[2]。对固定程序设计一键远控的智能化操作。钻机采用履带车整体结构，远控点也可设置在地面。通过超声测距仪和云台摄像仪，实现远控钻机移机;通过压力、角度传感器等，实现锚固和倾角调节;采用抓取式自动装卸钻杆、输送钻杆和调整钻杆倾角（0°～90°）;钻杆箱通过滑轨实现换列;储存钻杆数量可根据需要调整;采用姿态仪确定开孔位置。远控自动化钻机采用原150钻机功率，如在松藻煤电公司逢春煤矿进行了现场试验，采用地面遠控方式共施工29个钻孔，总进尺3192m，其中150m以上钻孔3个，最深孔进尺167m，终孔直径都在Ф94mm以上。在淮南矿业集团也进行了推广应用，采用井下远控方式，台月均进尺达到3000m以上，达到了预期目标。实现了一键远控、远控移机、固机、定位等功能。

2.3护孔筛管技术

对松软突出煤层，钻孔不护孔极易塌孔，钻孔被堵塞使瓦斯流动困难，降低了抽采瓦斯浓度。加工成大通孔钻杆以及带单向开启功能的钻头，钻孔到位后，从钻杆中心通孔插入带有大量筛眼的非金属护孔小管到孔底，钻杆退钻时护孔管鸡爪反刺入孔壁使其不会被带出。试验表明：该技术使钻孔抽瓦斯浓度可提高到60%以上，效果显著。

3煤矿瓦斯综合抽采技术的应用

3.1采前抽采技术应用

煤矿开采人员应合理应用保护层开采技术，通过地板岩巷网格向上钻孔，通过该项技术，有助于减少煤层瓦斯含量，降低突发事故发生率。施工人员选择适宜开采方式，全面做好瓦斯抽采工作，顺利开展煤巷挖掘操作。开采深度持续加大，不断增加瓦斯含量与压力。当煤层厚度比较高时，还可能增加施工危险性。施工人员应用顺层长钻孔法，准确开采应煤层，针对浅部突出危险区，应用顺层长钻孔演进方式抽采。采用此种开采模式，有助于改善矿区瓦斯含量，增加压力，顺利开展瓦斯抽采工作。同时，针对瓦斯含量较少的煤层，能够直接开采。采掘之前，瓦斯抽采技术会作用到抽采过程中，煤矿注重管理开采工作，确保开采过程的规范性。

3.2开采过程中瓦斯抽采

在开采过程中使用瓦斯抽采，其目的主要是确保开采作业的安全，保证开采作业的进度，最为常用的煤矿瓦斯抽采技术是作业面通风。一般情况下，煤矿开采的作业面可以分为Y型和U型，前者的作业面通风主要使用空区埋管抽采技术、空区穿层钻孔抽采技术、地面钻井抽采技术等，而后者的作业面通风主要使用空区埋管抽采技术、空区插管抽采技术、地面钻井抽采技术和顶板走向穿层钻孔抽采技术，两种作业面在抽采技术的选用方面有相同之处，但也因为差异存在抽采技术适用性不一的情况[3]。特别需要注意的是，30m3/min是瓦斯涌出量的临界点，如果瓦斯涌出量超过30m3/min，则不管是Y型作业面还是U型作业面都必须选择走向高抽巷法，并结合大直径倾斜钻孔与倾斜高抽巷瓦斯抽采技术。

3.3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。

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：

[1]徐瑞.倾斜松软煤层梳状钻孔水力压裂治理条带瓦斯技术研究与应用[J].煤炭技术，2021，40（06）：106-109.

[2]张艳鹏.煤矿瓦斯综合抽采技术试验研究[J].能源与节能，2019（10）：141-142，158.

[3]张吉林，徐雪战，邹云龙.矿井瓦斯抽采达标在线评价技术研究[J].能源与环保，2017，39（5）：51-54，59.