淺析煤礦瓦斯抽放的影響因素

張 鋒

(山西新景礦煤業有限責任公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

近幾年，瓦斯抽放技術的行業關注度逐漸提升，一是瓦斯事故影響面很大，二是瓦斯也是寶貴的能源，這也是與我國社會經濟蓬勃發展，煤礦產業迅速崛起的形勢密切相關。本文對瓦斯抽放相關影響因素進行了分析，提出了提高抽放效果的相應對策。

1 瓦斯抽放簡介及研究價值

在煤礦開采過程中，礦井中的瓦斯會大量涌出，單靠通風系統難以排除，也會給通風設備帶來巨大的負擔，利用瓦斯抽放技術可以降低煤層瓦斯壓力，減少安全事故的發生率，避免人員財產的巨大損失。同時瓦斯還是燃料，可變廢為寶的原材料。鑒于以上2種特點，研究瓦斯抽放技術是現在煤礦開采的發展趨勢，也是防止瓦斯事故發生的最根本目的。而當前我國的抽放技術只占瓦斯涌出量的20%～30%，研究抽放技術，提高抽放效率，是解決煤礦瓦斯問題最直接最有效的方法。瓦斯抽放符合國家政策的要求，可明顯降低礦井的通風成本，是減少重大瓦斯事故的根本措施，提高瓦斯抽放技術是具有安全生產、創造更大經濟和社會效益、符合環保要求的一項利國利民的措施。

2 煤礦瓦斯抽放技術的現狀

19世紀60年代，瓦斯抽放技術被引入我國煤礦行業。針對煤礦瓦斯濃度高的問題，瓦斯抽放技術應運而生，即借助于風流干預，實現礦下瓦斯自下而上的抽送，最終目的為控制瓦斯濃度在安全范圍，從而降低煤礦通風危險系數，對于瓦斯抽放技術及其影響因素的研究非常重要。從總體來講，當前應用于我國的煤礦瓦斯抽放技術主要有：開放層抽放。通過打鉆、巷道等方式于煤層開放之時或開放之前進行瓦斯抽放的過程，整個過程的瓦斯抽放位于開放層。這一技術分為卸壓抽放、未卸壓抽放2種，兩者區分依據在于抽放時機，若開放受到影響則為卸壓抽放，若未受到影響則為未卸壓抽放技術。具體來講，開放層未卸壓鉆孔抽放技術，不適應于原始煤體，這與其透氣性特征密切相關。按照鉆孔同煤層間關系來講，有巖層鉆孔、穿層鉆孔之分；按照鉆孔角度來講，有水平鉆孔、上向鉆孔及下向鉆孔3種。開放層卸壓鉆孔抽放技術，基于放動影響，應力具體在工作面附近的分布情況會發生一定變化，以此形成了應力集中區域與卸壓區域。通常，基于卸壓區域范圍內煤層出現變化，故其透氣性有所改變；若打鉆孔抽放瓦斯位于這一區域，則抽出量便能顯著提升，同時瓦斯向外泄露能夠被有效阻止。

3 影響煤礦瓦斯抽放的因素

3.1 自然環境因素

自然環境因素對于煤礦瓦斯抽放效果的實施最為直接，具體來講，其影響效果主要與礦下瓦斯儲量、煤層天然透氣性兩方面密切相關。眾所周知，無論是瓦斯儲量還是狀態均直接受到地質條件影響，其中抽放量與煤層完整性以及瓦斯實際儲量密切相關，可以說后者是瓦斯抽放量的基礎，前者透氣性情況顯著影響瓦斯抽放效果，隨著透氣性變差，瓦斯抽放難度攀升，需要制定一系列提升煤層透氣性的方法，如煤層壓裂技術的運用。

3.2 技術工藝因素

技術工藝相比于自然環境因素屬于后天因素，針對瓦斯抽放設備與抽放管理兩方面進行重點探討。瓦斯抽放設備方面，所放用的主要有管路、鉆具、抽放泵以及鉆機等，抽放管路是瓦斯輸送的憑借通道，其長度、直徑、密封效果乃至阻力等方面都會對整個抽放過程產生直接影響，唯有瓦斯在管路中流通，才能最終實現瓦斯抽放。抽放泵是抽放過程得以實現的動力來源，唯有在動力支撐下，瓦斯才能由煤層中被抽放，并實現流通。另外，鉆機及鉆具等的選擇也非常關鍵。我國現階段尚且缺乏自主研發的高效率鉆機，所以有的在用國產鉆機與鉆具效率偏低，不能滿足抽放設計要求，會對于鉆孔成孔質量乃至整個抽放效果造成極大影響，所有的設備均引自國外。此外，在實際抽放過程中，各項具體參數，如鉆孔角度、孔徑、間距以及孔口密封材料與方法、鉆孔長度等方面都需要給予合理設置。例如，瓦斯抽放鉆孔技術非常關鍵，其質量高低直接影響抽放效果。鉆孔時，柔性施工非常有必要，鉆孔力度、轉速切忌太大，要適中，一旦與設計軌跡有所偏離時要即刻停止施工，并基于現存情況及時調整后續鉆孔參數方案；鉆孔不能鉆進頂底板，故鉆頭、鉆孔孔徑與穩定器要盡量在一條直線上，防止發生偏離。瓦斯抽放管理方面，主要涉及5項參數內容，即瓦斯基礎參數的記錄與統計、瓦斯輸送管路與瓦斯泵等的敷設和拆除、鉆孔情況的檢查、管網防水情況及日常巡檢，以及整體瓦斯抽放系統檢查與管理。現如今，我國煤礦瓦斯抽放管理水平普遍相對低下，僅有小部分煤炭企業技術水平合格甚至相對優秀。一方面，這一現狀與企業對于瓦斯抽放重視度不足，未向員工傳輸足夠的相關常識，宣傳力度有待于加強密切相關；另一方面，員工的安全意識有待于加強。

4 提高瓦斯抽放的安全對策

4.1 瓦斯抽放所用設備安全系數要高

鑒于瓦斯抽放技術對于整個煤礦企業經濟效益，尤其對于工人人身安全意義重大，故整個過程所放用的設施設備要滿足安全要求，可靠性要有所保障。在進行煤礦瓦斯抽放設備的調研、采購過程中，一定要挑選正規廠家生產的可靠性好、壽命周期長的優質設備，切忌只過分注重價格，而忽視了設備本身質量。鑒于瓦斯抽放過程的特殊性，設備要盡可能少更換，以降低安全事故發生幾率；同時，要對設備進行定期、不定期的檢修與維護，以使得設備得以長久正常運作。

4.2 不斷完善與優化瓦斯抽放系統

煤礦企業，尤其是相關技術人員要積極尋求更為先進的抽放方法，并根據煤礦實際情況(如瓦斯來源、礦下采掘工藝等)進行抽放方案的優化與調整，從而制定出一套符合本礦工作的新工作體系。

4.3 將采掘與瓦斯抽放時間平衡好

根據我國礦區地質實際情況看出，煤礦瓦斯抽放時間可以有效延長。這一情況主要源于當前瓦斯抽放消停作用相對較弱，其在礦下掘進中所起到的作用有待于提升的實際情況。因此，環境檢測部門可以在充分調研考察并確定煤礦實際條件的情況下，借助于采掘接續時間使得抽放時間有效延長。

4.4 提高采空區的瓦斯抽放效果

隨著煤層開采深度的加深，在深度煤層間、巖石層、巷道等區域往往會積聚大量的高濃度瓦斯，在對這些區域進行抽放時建議采取半封閉抽放法，提前進行埋管，配合切眼側密閉法對大量涌出的瓦斯進行抽放。

4.5 做好日常的監測預防工作，提升自救能力

建立一套針對瓦斯抽放過程的監控系統，對抽放過程24小時專人監測，一旦瓦斯超限預警及時采取措施；在礦井下設立多個防爆庇護所，下井人員必須攜帶自救裝置，提高危險意識，提升自救能力。

5 結語

煤礦瓦斯抽放作為影響煤礦企業安全生產的重要技術，必將是一項長期而艱巨的任務，需要廣大學者不斷開展深入研究。通過瓦斯抽放過程的程序化、規范化，才能保證煤炭開采和瓦斯抽放的順利進行。隨著礦區開放深度加大，提高機械化裝備的研制和使用勢在必行，通過一系列技術上和方法上的突破創新能夠在保證安全前提下提高產能。只有將瓦斯抽放技術及其影響的對策、措施研究透徹，將先進技術和科學的抽放方法相結合，才能從根本上保證煤礦企業的安全生產。