合理抽采負壓在礦井實際生產過程中應用研究

單永科

摘 要：隨著社會各界對煤碳需求量的增加，煤礦礦井的開采深度不斷增加，開采范圍不斷地擴大。在礦井開采深度不斷增加的基礎上隨之而來的是瓦斯含量與瓦斯壓力的上升。煤礦出現瓦斯爆炸等安全事故的幾率更高。為了避免瓦斯安全事故的出現，將煤層中的瓦斯進行預抽處理是防治瓦斯突出的重要途徑和方式。文章主要就合理抽采負壓在礦井實際生產過程中應用進行研究。

關鍵詞：瓦斯防突；安全事故；抽采負壓

在煤礦開采工作中，先進機械設備的應用以及先進施工技術的使用，使得煤礦工作面的推進速度越來越快，煤礦開采效率越來越高，煤炭產量越來越大。同時，伴隨著煤炭礦井開采的不斷推進，因鉆孔而致使瓦斯含量也不斷增加，導致我國煤礦礦區工作面瓦斯涌出量顯著增加。對于瓦斯突出煤層，需要在煤礦開采前對其進行處理，以降低其突出的安全威脅。新安煤礦是典型的三軟煤層，利用瓦斯抽采技術能夠有效改善煤層的透氣情況，轉變煤礦應力集中的狀態，讓礦井原有的瓦斯可以被釋放，進而達到瓦斯抽采的目標。

1 煤礦瓦斯抽采設計

煤礦瓦斯抽采的方式眾多，根據不同的劃分準則，瓦斯抽采的方式分為很多種。根據煤層開采時間分類，可以分為采前抽采、采中抽采、采后抽采。根據瓦斯抽采對象分類，可以將其分為本煤層抽采、鄰近層抽采、回采工作面抽采等。根據抽采方式劃分可以分為鉆孔抽采、地面鉆井抽采等[1]。對于某一個礦井或煤層來說，不可能只是通過唯一的方法來進行礦井瓦斯抽采工作。而是應該針對煤層地質、瓦斯賦存的實際情況來制定相應的抽采技術方案。靈活選擇兩種或以上抽采方式進行綜合瓦斯抽采活動，從而實現煤礦瓦斯抽采量的最大化[2]。經過煤礦瓦斯抽采工作能夠讓抽采效果可以滿足煤礦工作面的安全工作需求，保證煤礦工作的安全生產，最終保證煤礦礦井的高效安全生產[3]。

根據本文研究的新安煤礦實際情況瓦斯抽采采用水力沖孔與瓦斯抽采。根據相關資料顯示，新安煤礦水力沖孔的影響半徑數據為6m。在區域內一共鉆孔944個，鉆孔分布在巷道兩旁以及頂部，孔洞總深度為33399.9m，孔洞平均分布在14200工作面回采范圍中。待鉆孔施工完成后進行水力沖孔。為了防止煤礦出現抽采的空白區域，在工作面設計扇形布控開展瓦斯抽采工作。

2 煤礦瓦斯抽采參數優化

2.1 地點選擇

14230上巷7、8、9、10、11、12#鉆場

14230下部底板巖巷4左、4右、5左、5右、6左、7左#鉆場

2.2 試驗方案

14230上巷、14230下部底板巖巷6個鉆場分別作為測定單元，分別選不同負壓（7～10kPa、10～13kPa、13～16kPa、16～19kPa、19～22kPa、22kPa以上）分別測量其抽放濃度、流量。

測量方法：每天測量一次，第一天分別將各集氣箱負壓調至選定范圍，第一個集氣箱調至7～10kPa，第二個集氣箱調至10～13kPa依次類推，第二天分別測量各個集氣箱的抽采參數，并做好記錄，每次測量完畢，隨時將該集氣箱抽采負壓調至下一個范圍，即每個集氣箱在原來負壓的基礎上壓力提高3kPa。

2.3 實驗結果

從圖1不同負壓下每組鉆孔平均抽采瓦斯流量的變動可以明顯看出，當負壓從13kPa上升到16kPa的時候，瓦斯抽采流量伴隨著負壓的加大而不斷增大，當負壓達到18kPa的時候，瓦斯抽采的流量不但沒有上升，反而下降了。造成這種情況的主要因素可能是由于負壓過高。因為封孔段或抽采管連接漏氣會導致抽采中斷，從而降低瓦斯濃度，使得瓦斯純量遍地。或者是由于煤層透氣系數低，導致瓦斯補給不足。表1為在不同負壓在抽采15天的瓦斯抽采量。

從不同負壓下每組鉆孔抽采的15天的瓦斯抽采量可以明顯看出，每一組的鉆孔抽采15天的瓦斯抽采量與鉆孔每分鐘抽采量并不是呈現簡單的正相關。導致這種情況不僅僅是由于伴隨著抽采時間的增加，鉆孔瓦斯量本來就是逐漸變小的情況外，另外還有其他影響因素。主要包括不同負壓下抽采效果的不同[4]。當抽采負壓從1kPa上升到13kPa的時候，當鉆孔抽采負壓逐漸變大，鉆孔抽采瓦斯量不斷增加[5]。而當抽采負壓位于15～17kPa的時候，瓦斯抽采量位于最高峰，當抽采負壓大于22kPa的時候，鉆孔抽采瓦斯量并沒有相應的增加。因此，對于新安礦區的煤層條件，抽采系統負壓需要保持孔口的負壓在15～17kPa時，抽采濃度最大。

3 結束語

煤礦礦井瓦斯不單單是造成煤礦安全事故的根源，同時也是一種十分實用的清潔能源。在煤礦開采的過程中如果可以通過合理的抽采計劃將瓦斯抽采處理并且善加利用就不單單可以減少煤礦安全事故的發生，還能夠充分利用瓦斯能源。通過本文的研究可以得出，在義煤新安煤礦14200工作面中不同范圍的抽采負壓下，瓦斯抽采量均有所變化，因此在瓦斯抽采過程中可以保持15～17kPa，此時的抽采濃度最大。

參考文獻

[1]韓甲業.我國報廢煤礦瓦斯抽采利用現狀及潛力[J].中國煤層氣，2013，（4）：23-25，12.

[2]陳春陽.煤礦瓦斯抽采技術研究及應用[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2014，（6）：117-118.

[3]王兆豐，劉慧鵬，楊宏民.伏巖煤業抽采負壓沿鉆孔深度變化規律[J].煤礦安全，2013，（10）：156-157，161.

[4]李日富.地面鉆井抽采負壓對采空區氣體流場分布影響[J].煤炭科學技術，2012，（7）：38-40，88.

[5]張雨，袁奎，邢真強.注氮條件下不同抽采負壓對采空區氧化寬度影響[J].礦業工程研究，2015，（2）：9-16.

（作者單位：新安煤礦防突科）