煤礦瓦斯治理“先抽后采”的實踐與作用

談國文

（1.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室，重慶400037；2.中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶400037）

1 引言

煤礦瓦斯事故會給企業和人民群眾帶來極為嚴重的危害，而且對事故的處理也需要花費大量人力、物力、財力才能處理好，導致企業經濟效益、社會效益受到損害。因此，必須充分重視煤礦瓦斯治理工作，做好煤礦瓦斯預防工作，確保煤礦行業的可持續發展。在煤礦生產過程中始終堅持煤礦安全生產技術為準則，強化煤礦瓦斯治理與控制工作力度，減少或避免煤礦瓦斯事故。

2 “先抽后采”概述

2.1 “先抽后采”的提出

2002年8月，國家安監局、煤監局根據我國煤礦安全生產情況，提出“先抽后采、監測監控、以風定產”的十二字方針，致力建設防范瓦斯事故的長效機制?！跋瘸楹蟛伞睘槊旱V瓦斯防治工作提供相應指導，對我國煤礦瓦斯治理預防工作促進作用巨大。十二字方針是治理煤礦瓦斯的根本政策及關鍵舉動，充分體現我國煤礦瓦斯治理以安全生產為根本的工作宗旨【1】。

2.2 “先抽后采”的作用

煤礦生產系統多位于地下環境，水文、地質因素非常復雜，對煤礦生產安全的影響非常大。而瓦斯是煤礦當中的重要隱患問題，“先抽后采”理論在煤礦瓦斯治理工作中能夠確保采用更為科學、合理的方法開展工作，保證煤礦瓦斯治理妥當及人員、財產安全，提升煤礦日常工作效率，對整個企業的工作都具有良好、積極的影響，并減少了對礦山及其周邊環境的破壞。

3 煤礦瓦斯治理“先抽后采”的實踐方法及具體作用

煤礦瓦斯除了威脅煤礦生產安全，其本身也是一種能源。對煤礦瓦斯進行抽采不僅能降低煤礦生產安全風險及事故隱患出現的概率，還能通過進行瓦斯抽采將其進行有效利用。當前，我國高瓦斯礦井在整改煤炭行業當中的占比較高，且大部分屬于井下開采方式，開采深度較大，隨著煤層深度的不斷增加，瓦斯壓力、含量也在快速提升，而滲透性會變得越來越差。加之礦體經多次地殼運動，會在煤礦底層出現褶皺、隆起等破壞煤層結構的問題，煤層當中會出現松軟等問題，嚴重阻礙煤礦瓦斯抽采工作的開展，在進行開采前要面臨瓦斯集中噴放、無法控制的問題，增加了瓦斯爆炸事故的發生概率。而通過煤礦瓦斯治理“先抽后采”的實踐方法對其進行治理，改善煤礦生產環境，具體分析如下。

3.1 煤礦瓦斯抽采工作現狀

3.1.1 抽采難度系數高

煤炭是特殊物質經過長久的時間在特殊環境下才形成的物質，經過多年開采，后續的開采難度越來越大，連帶導致煤礦瓦斯抽采工作難度系統越來越高。我國多數礦井都是井下開采，瓦斯含量較高，煤層透氣性較差，嚴重影響開采前的瓦斯抽放效果，傳統的抽采方式無法有效滿足瓦斯抽采工作要求，且無法跟上開采工作的推進【2】。

3.1.2 抽采危險性高

煤礦瓦斯的危險性是眾所周知的，容易出現泄漏問題，而且井下開采空間相對狹小，很容易出現瓦斯短時間聚集導致濃度上升的情況，嚴重時會威脅井下工作人員、設備的安全。經過抽采的瓦斯更易燃，井下出現點火源的可控性相對較差，極端情況下就會導致瓦斯爆炸問題的出現。而且，煤炭開采過程中，所承載的各種壓力較大，瓦斯受壓涌出，結合其他多種物質，其危險系數會成倍增長。

3.2 煤礦瓦斯抽采的具體方法

3.2.1 存在保護層的煤層瓦斯抽采

存在保護層的煤層巖體會存在垮落帶、彎曲帶、斷裂帶，煤層下表面會出現底鼓裂縫帶、變形帶等情況，在進行煤炭開采前需要先將該部分的保護層清理干凈，并在彎曲帶、斷裂帶上設置相應的被保護層。一般情況下，被保護煤層巖體會出現垂直、斜交的裂縫，即可通過垂直、斜交2種方式將瓦斯引導至平行層，實現瓦斯的抽采。對于保護層斷裂帶的煤礦瓦斯抽采主要采用高水平鉆孔法、地面鉆孔法、底板跨層鉆孔法、掘進高抽放法、高風險鉆孔法等方式。對于具有彎曲保護層的煤礦瓦斯抽采主要采用底板跨層鉆孔法、地面鉆孔法、頂板跨層鉆孔法等方式【3】。

3.2.2 井下煤層瓦斯抽采

井下煤層常用預抽瓦斯鉆孔法，通過卸壓預抽、原始預抽的方法對區域煤層瓦斯進行治理。這種方法具有進程快、鉆孔進尺短、抽放效果好的優勢。具體實施過程的操作如下：煤礦巷道兩側以5m間隔各鉆2個長孔，在巷道與鉆孔之間掘進10m后采取相應措施保證孔鉆軌道不脫離巷道掘進方向，且不進入巷道掘進空間。若鉆孔、掘進過程中遇到瓦斯危險煤層，應在巷道掘進面設置防突鉆孔，以降低瓦斯濃度。防突鉆孔的深度一般為15～30cm，直徑為1dm，相鄰防突鉆孔間隔保持1m左右。隨機瓦斯抽放也是煤礦常用的瓦斯抽放方法，具有處理和收集范圍廣的優點。

3.2.3 地面鉆井煤礦瓦斯抽采

地面鉆井煤礦的瓦斯抽采主要涉及3個階段：完井階段、排水采氣階段、煤層透氣性改造階段。完井階段主要是檢測固井質量，安裝基巖段套管、電測井、固定表土段鉆井機等多種設備。排水采氣階段主要更換井口設施、降低液面高度等內容。煤層透氣性改造階段主要有射孔、壓裂。加之各地礦井水文、地質、施工環境等都存在差異，地面鉆井煤礦瓦斯抽采的適應性會受到限制。

3.3 煤礦瓦斯治理“先抽后采”的具體作用

3.3.1 提升瓦斯抽采及生產效率

煤礦瓦斯災害會給企業生產經營造成非常大的壓力和障礙，通過“先抽后采”對煤礦瓦斯進行有效治理，能夠大大降低煤礦瓦斯災害事故的發生，為煤礦安全生產工作提供良好保障。

而且，企業一旦不受瓦斯災害的威脅，整個安全生產形勢會得到扭轉，整體安全系統就會上升，相應的日常生產經營活動效率也會提升上來，煤炭產量、質量也會得到較大改觀。

3.3.2 達到節能減排的目標

煤層瓦斯的主要成分為甲烷，若能進行收集、利用，可以用于各類能源系統作為燃料，以有效緩解各地資源壓力。而且，利用煤層瓦斯代替煤炭自身，能夠充分改善傳統煤炭燃燒過程中對大氣環境的惡劣影響，實現節能減排的相關目標，并改善當地生態環境【4】。

3.3.3 幫助企業調整產業結構

在煤礦開采過程中利用“先抽后采”的方式治理煤礦瓦斯，可以有效降低煤層開采成本，為企業帶來更高的經濟效益和社會效益。而且，利用“先抽后采”的方式需要設置相應的瓦斯抽采系統、設備、人員，以充分帶動當地經濟、社會發展，為自身及相關產業發展奠定良好基礎，幫助企業進行產業結構調整、優化，促進煤炭與其他行業可持續發展。

4 結語

自2002年提出“先抽后采、監測監控、以風定產”的十二字方針，我國煤炭產量逐年攀升，礦井瓦斯抽采率大大增加，煤礦生產過程中采用“先抽后采”的方式對煤礦瓦斯進行治理，“先抽后采”的治理方式為我國煤礦瓦斯治理及煤礦安全生產保障發揮了非常重要的作用。因此，在具體工作推行過程中，必須結合國家相關標準、規范實現煤與瓦斯突出礦井的安全高效開采，降低瓦斯災害問題，確保礦山生產安全，提升煤炭生產效率。