抽采利用技術在煤礦瓦斯防治中的有效應用

焦鵬 孫星杰 張宇昊 王澤民

摘 要：對于煤礦企業，瓦斯的抽采和利用是一項技術難題。隨著經濟社會的發展，以及采煤領域中自動化和信息化技術的普及，瓦斯的抽采和利用技術的重要性越來越突出。瓦斯氣體是煤礦作業中不可避免的安全隱患，容易誘發重大安全事故，對人員安全和機械設備造成損傷。結合瓦斯抽采利用技術的應用現狀，對煤礦瓦斯抽采技術的應用進行探究。

關鍵詞：煤礦;瓦斯抽采;抽采技術

隨著科學技術的快速發展，以及煤礦瓦斯技術管理水平的提高，煤礦瓦斯事故量有所下降，瓦斯治理方面也取得了比較大的成果，但是，由于開采深度的增加和一些問題的出現，以及相關因素的影響，煤礦瓦斯危險性越來越強。為降低煤礦瓦斯事故發生的可能性，需要優化和完善瓦斯抽采技術，加強瓦斯管理制度的建設。而煤礦瓦斯同時也是一種可以合理利用的資源，可以作為能源被應用于許多行業。鑒于中國地質條件的復雜性，再加上中國大多數煤礦都屬于高復雜性的礦區，以及煤層的滲透性較差等，對中國煤礦企業的安全生產造成了一定的影響和阻礙。隨著研究的不斷深入，目前中國在瓦斯預防和治理上的一些轉變有目共睹，也取得了一些成效。

1概述

瓦斯主要是一些有機物或動物纖維，在高溫高壓的環境下發生物理化學變化分解，產生了瓦斯氣體。瓦斯的主要成分是甲烷，具有可燃性，無色無味。濃度一定時，如果遇到火源，很容易發生爆炸，造成安全事故， 對煤礦的工人造成生命財產的威脅。在煤礦生產中，對于煤礦瓦斯的治理和利用有著一定的理論基礎和制度要求，瓦斯的防治工作采用“先抽后采、以風定產、檢測監控”的方針，其中強調了采煤采氣一體化的概念， 旨在全面提升煤礦的生產效率與質量，促進煤礦瓦斯抽采的有序開展。瓦斯主要是以瓦斯涌出的形式造成安全事故，瓦斯存在于煤層中，能夠持久而緩慢的涌出。隨著采掘等作業的進行，瓦斯涌出量逐漸增加，瓦斯濃度逐漸升高，如果瓦斯濃度達到報警濃度，則必須停止作業活動并進行處理。瓦斯還可以通過有裂縫的位置，瞬間噴出，井下從業人員如果對作業環境內的氣體沒有認真檢查，準備工作不到位，那么在遇到瓦斯聚集的區域，就容易造成瓦斯的瞬間噴出，此時遇到電火花就能點燃瓦斯，引起爆炸。此外，還存在瓦斯伴隨巖石與煤同時噴出的可能，這種方式對煤礦生產造成的破壞最大，在短期內難以實現復工復產，且事故的處理具有更高的綜合性與難度。

2煤礦瓦斯的抽采現狀

在我國煤礦企業的生產中，瓦斯抽采的方式主要是井下抽采和地面鉆井抽采。其中，井下抽采具有技術要求低、投資成本少的特點，自20世紀40年代開始已達到技術的成熟，在煤礦企業中有廣泛的應用。能有效實現減少礦井與采空區瓦斯涌出，同時有效防止瓦斯泄漏。目前我國的井下瓦斯抽采存在規模小、部分地區因濃度低而無法加以利用的情況，在瓦斯抽采的工作面，瓦斯抽采量與利用量僅為73.5億立方米和25億立方米。地面瓦斯抽采系統建設周期長、費用高、風險大，涉及征地、環保、設計審批等諸多環節，因而對于企業來說成本較高，但從長遠來說，地面抽采的效率和安全性是井下抽采不可比擬的。因此，需要結合企業發展現狀，探索瓦斯抽采的新技術、新設備和新工藝等，從而有效保障瓦斯抽采的質量和效率，保障礦井生產的安全性的同時，實現經濟效益的最大化。

3現有瓦斯抽采技術在煤礦開采中的應用

3.1地面預抽

針對高瓦斯煤層向低瓦斯煤層進行轉變的根本措施為地面預抽，在瓦斯地面預抽有效實現的情況下，才能為瓦斯安全隱患的發生給予有效避免，為煤礦生產提供安全性保障。任一煤礦開采過程中，通過抽采方式將高濃度瓦斯向低瓦斯含量進行轉變是一項必須的工作環節。在煤層開采之前開展的抽采工作為地面預抽，旨在將煤層瓦斯瓦斯含量給予有效降低， 確保礦井建設以及煤礦生產安全隱患得以有效消除。地面預抽技術顯著的特征就體現在抽采以及開采時間和空間并不會對其造成影響，針對地面大規模抽采井的布置工作可以在煤礦開采前的8-10a或更長時間進行開展，如此能夠為大面積瓦斯抽采工作的良好開展給予保障，相應的規模化生產也會得以有效形成。

3.2煤礦井上井下聯動抽采

在礦井生產安全性給予保障的條件下，針對原有開采區的地面規劃區已經逐漸向開拓區進行轉變，基于礦井生產相應規劃基礎上，在井下需要將掘進開拓巷道準備工作做好，這一過程中需要對瓦斯抽取形式進行積極調整，通過對地面抽采井的有效利用，將煤層裂隙以及井下施工長鉆空給予積極制造，確保井上井下聯合抽采目的得以達成，促使煤層瓦斯量得以快速降低。在煤礦瓦斯防治中通過先地面后井下聯動抽采的有效實施， 進而基于煤礦規劃對地面預抽方式進行實施，能夠促使這一區域逐漸向開拓準備區進行轉變，對于煤礦井下來說，需要將貫通施工方式給予有效實施，在施工過程中主要是采用水平長鉆孔將地面已有的抽采經壓裂的裂縫與對應影響帶進行有效貫通，以此確保直井壓裂裂縫與順層水平鉆孔得以更好的形成，進而實現立體抽采網的有效構成。在達到貫通要求后就需要將相應工作立即停止，并逐漸向地面井下區域卸壓抽采形式進行轉變，以此促進抽采效率的有效提升，同時也能將抽采達標時間給予全面節省。在具體開采過程中為了確保順層鉆孔預抽成效得以有效提升，就需要對進鉆孔布置方式進行積極改進，與此同時優化鉆孔密度以及孔深等數據。在優化鉆孔密度過程中是以有效測定抽采半徑方式應用為主，通過對鉆孔間距的合理布置，將因鉆孔間距太小而出現的抽采重疊所導致的抽采量減少問題給予有效避免。

3.3井下遞進抽采

在遞進抽采技術應用過程中，回采工作面的布置需要在多條巷道掘進中進行，關于外測巷道內向下一臨近工作面長鉆孔的實施應提前進行，確保鉆孔長度與相應工作需求相匹配，促使外測巷道向下一工作面兩面巷道條帶覆蓋過程中、對長度的條件需求得以充分滿足，在對這一工作面進行掘進的過程中，需要將下一工作面掘采以及抽采工作進行開展，為下一工作面抽采時間的延長給予保障，為抽采工作實施創造有利條件，進而極大限度的降低回采工作面瓦斯量。在煤礦瓦斯防治過程中為確保遞進模塊抽采順利實施得以有效實現，通過對長鉆孔抽采特征的充分探究，能夠將抽采效果進行準確預測，在此基礎上能夠確保模塊抽采參數選擇的合理性。值得注意的是，對于長鉆孔來說，需要確保嚴封以及長封孔需求得以充分滿足，為鉆孔長期抽采工作開展給予保障，促進抽采效果的有效提升。

結束語：對目前中國瓦斯抽采技術所經歷的階段進行了簡要介紹，并且針對瓦斯抽采技術進行了分析總結，同時對煤層瓦斯抽采過程中所遇到的一些技術以及理論問題進行了闡述。在瓦斯事故的預防中，瓦斯抽采技術是非常重要的，所以需要加強理論研究，同時深化和調整技術設備的研究與應用，從根本上解決煤礦瓦斯抽采安全問題。

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