綜合抽采技術(shù)在工作面瓦斯治理中的應(yīng)用

宋 進(jìn)

平安煤礦瓦斯治理國(guó)家工程研究中心有限責(zé)任公司 安徽 淮南 232000

引言

目前，煤礦開采的機(jī)械化水平不斷擴(kuò)大，煤炭開掘更加有效，由于煤礦開掘深度擴(kuò)大，瓦斯含量增加，必然導(dǎo)致一些礦場(chǎng)的瓦斯流動(dòng)，導(dǎo)致井的運(yùn)營(yíng)得不到滿意的回報(bào)，為了減少煤氣流量影響和提高工作效率，采掘區(qū)和其他地區(qū)壓力區(qū)的挖掘得采取新的設(shè)施，因此有必要對(duì)煤礦瓦斯綜合開采技術(shù)進(jìn)行分析研究，選取進(jìn)步的技術(shù)門徑，以確保煤礦安全運(yùn)行，提升煤礦開采效率。

一、瓦斯治理中綜合抽采技術(shù)

煤炭開采技術(shù)是新型的煤礦技術(shù)，適用于不同類別的采礦。煤層的開采時(shí)間可分為采前收取、采中抽出和采后提取；分類將被劃分為鉆井、鉆孔和埋管，煤礦分割可分為煤層、回采工作面抽采、鄰?fù)咚钩椴傻鹊龋⒎前阉谐椴煞绞浇Y(jié)合在一起使用。所以目前煤礦都是用綜合抽采技術(shù)，方可使得效率和經(jīng)濟(jì)效率最大化。[1]。

二、瓦斯綜合抽采治理技術(shù)

2.1 順層鉆孔抽放技術(shù) 為使煤層殘余瓦斯氣體達(dá)到指標(biāo)，必須降低開采時(shí)煤層的精確瓦斯氣體噴出量。作為例子，假定作業(yè)面的狀況，在作業(yè)面的返回風(fēng)的順路的行進(jìn)方向的右側(cè)進(jìn)行順層的穿孔，鉆頭的模式圖如圖1所示。其切口外在16m回風(fēng)通道內(nèi)每5.5m對(duì)煤層穿孔進(jìn)行施工；在千米鉆頭的方向穿孔未覆蓋區(qū)和煤層瓦斯含量較高的區(qū)域，每隔3.5m放置煤層穿孔，設(shè)計(jì)鉆頭的深度為200m(作業(yè)面傾向長(zhǎng)度215m)。每個(gè)五個(gè)鉆孔都連接到一個(gè)連接到抽吸管的組。

2.2 常用的煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù) 1)采前開采的目的是降低煤層瓦斯含量和壓力，降低瓦斯涌出的危險(xiǎn)性。對(duì)于單個(gè)煤層，具體的開采方法是長(zhǎng)鉆孔瓦斯抽放法、地面鉆孔抽采法、沿層鉆機(jī)長(zhǎng)鉆孔瓦斯抽放法等。目前我國(guó)大部分煤層的空氣滲透性系數(shù)較低，鉆孔間距過(guò)大。所以，針對(duì)煤層群的開采條件，有必要實(shí)施卸壓瓦斯開采和保護(hù)層網(wǎng)格式開采技術(shù)。

b)采中抽采是為保證采煤安全，采煤開采一般直接取決于工作面通風(fēng)方式。如:U型通風(fēng)工作面，一般選擇采空區(qū)埋管開采法、頂板走向分層鉆探法、地表鉆探提取法、采空區(qū)插管法等，但對(duì)于Y型通風(fēng)工作面，采空區(qū)巷道埋管開采法、采空區(qū)擋土法、地表鉆探法等的選擇是最合理的。工作面氣體排放超過(guò)約29m3/min時(shí)，無(wú)論采用何種通風(fēng)方式，都必須選用高排水巷道的方法進(jìn)行抽氣，達(dá)到高度的效率和安全性能最大。

c)采后抽采是抽采頂部裂隙內(nèi)及密閉采空區(qū)的瓦斯，為了提高礦井瓦斯抽采率和利用有效礦井瓦斯，常用抽采方式有井下穿層鉆孔抽采法、地面鉆井抽采法和密閉埋管抽采法等[2]。

2.3 抽放鉆孔工作及封孔 該煤層選取液壓鉆機(jī)的大鉆頭必須嚴(yán)苛的按照計(jì)劃參數(shù)施工，也就是按標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)嚴(yán)謹(jǐn)施工。瓦斯抽放孔的密封孔直接作用于瓦斯抽放效果。在實(shí)際操縱過(guò)程中，密封流程應(yīng)滿足密封性好、操作便利、速度快、節(jié)省材料等特質(zhì)。因此，煤礦采用常用的密封材料對(duì)煤層和高鉆孔進(jìn)行封堵，封孔速度較快，對(duì)煤體和巖體的裂縫也有必需的封堵作用。每個(gè)鉆孔施工后，一些常用的密封孔，封孔時(shí)將密封管推入合適的位置，經(jīng)安圭爾反應(yīng)硬化后，孔板管道固定。

三、埋管抽放瓦斯方法

(1)采空區(qū)常用的瓦斯抽放方法是埋管排放。在工作面開采過(guò)程中，埋設(shè)的零件進(jìn)入頂角區(qū)域排出瓦斯。埋管布置如下圖2所示。

圖2 埋管布置示意圖

(2)鉆孔連孔技術(shù)

在對(duì)煤層進(jìn)行鉆孔和密封后，將閥門連接起來(lái)，并將彎頭固定。通過(guò)彎頭，密封孔和三通管連接到匯合管，鋼絲軟管向上連接到排放系統(tǒng)。

(3)抽放管路管理

抽取管路不斷地變短是隨著工作面的推進(jìn)而推進(jìn)，離眼視距近的管路必須階段性地脫離，端頭必須堵住頭部進(jìn)行密封。工作表面的瓦斯氣體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作系統(tǒng)的吸取，總瓦斯氣體提取率最低達(dá)到65.6%，滿足了工作表面回收過(guò)程中瓦斯氣體的抽吸和采掘標(biāo)準(zhǔn)要求，才能保證工作表面的安全生產(chǎn)。

四、瓦斯綜合抽采技術(shù)的重要性及應(yīng)用

4.1 瓦斯綜合抽采技術(shù)的重要性 采煤前的瓦斯開采可以有效地降低采煤階段的瓦斯含量，有效地降低煤層壓力，從而保證采煤的安全性和有效性。綜上所述，采煤后瓦斯抽放不僅可以保證礦井良好的通風(fēng)效果，而且可以避免井下瓦斯泄漏的發(fā)生，保證井下工人的安全。采空區(qū)瓦斯資源的綜合利用可以提高資源利用效率。綜上所述，煤礦瓦斯開采的各個(gè)環(huán)節(jié)都有匹配的參考指標(biāo)。瓦斯綜合抽放技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以保證煤礦瓦斯抽放指標(biāo)滿足要求，而且在提高煤礦開采效率的同時(shí)，也能保證井下工作人員的安全。

4.2 采中瓦斯抽采的應(yīng)用

4.2.1 煤礦開采過(guò)程中，借助采中瓦斯抽采可有效避免掘進(jìn)工作面上角出現(xiàn)瓦斯超限情況，為例保證采煤過(guò)程的順利進(jìn)行。對(duì)于U型通風(fēng)工作面，關(guān)鍵選擇采空區(qū)埋管回采和分層鉆孔頂板回采的舉措。在差別類型煤層挖掘和煤層瓦斯涌出量較大的處境下，日常是在頂角進(jìn)行瓦斯抽放。可能會(huì)一般實(shí)行上隅角插管瓦斯抽采，比如說(shuō)某個(gè)702工作面是井下水平長(zhǎng)鉆孔的方式進(jìn)行瓦斯抽采，空區(qū)瓦斯抽采就會(huì)取得不錯(cuò)的效果。然而對(duì)于3#煤層，使用采空區(qū)長(zhǎng)立管瓦斯抽采替代采空區(qū)埋管抽采做法，以減少工作面瓦斯涌出量并提高效率[1]。

4.2.2 對(duì)于3#和7#煤層封閉后進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽采在采后瓦斯的抽采的應(yīng)用，是考慮為礦井瓦斯電廠提供高濃度瓦斯進(jìn)行發(fā)電，以實(shí)現(xiàn)能源全面利用。

4.2.3 一般來(lái)講，瓦斯平均抽采率達(dá)到了62.5%以及瓦斯量抽采足夠2431×斯抽采量時(shí)，有效降低煤礦開采的風(fēng)險(xiǎn)。例如:2015年某煤礦對(duì)該煤礦進(jìn)行瓦斯綜合抽采，可有效提高煤礦瓦104m3，且在煤礦開采階段未見瓦斯超限現(xiàn)象，不僅實(shí)現(xiàn)了煤礦開采的安全、高效進(jìn)行，還有高的利用率。

五、結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的煤礦瓦斯抽采技術(shù)已無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)需求，在此背景下，綜合抽采技術(shù)得到了更好的發(fā)展和應(yīng)用。采用采前、采內(nèi)、采后等綜合開采技術(shù)，不僅可以有效地提高煤礦開采的安全性和效率，而且可以提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。