淺析煤與瓦斯突出礦井綜合抽采技術(shù)研究

吳振芳

(山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責(zé)任公司 山西 沁水 048200)

伴隨煤礦開(kāi)采自動(dòng)化程度的逐漸提升，與各種先進(jìn)開(kāi)采技術(shù)的引入，工作面推進(jìn)速度愈發(fā)提高，產(chǎn)量同樣提高，與此同時(shí)，開(kāi)采深度逐漸增加，瓦斯含量隨之也增加，導(dǎo)致其涌出量大幅提升，基于此，單一的瓦斯抽采法已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足開(kāi)采工作的需要。所以，煤礦紛紛引入綜采技術(shù)，以有效防治瓦斯。本文主要研究了煤礦瓦斯綜采技術(shù)及其應(yīng)用，以期為煤炭開(kāi)采實(shí)踐提供幫助。

一、煤礦瓦斯綜合抽采的概念

實(shí)踐中，瓦斯抽采有諸多技術(shù)，主要包括鉆孔、地面鉆井、巷道抽采、CO2預(yù)裂增透抽放技術(shù)（低滲煤層瓦斯抽采）等。對(duì)煤與瓦斯突出礦井來(lái)說(shuō)，單純利用一種方式是無(wú)法將瓦斯問(wèn)題解決的。需要綜合幾種方法來(lái)抽采瓦斯，以最大限度地將其抽出。利用綜合抽采的方式，確保抽采效果滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，使煤礦安全生產(chǎn)。

二、綜合抽采的重要性及其相關(guān)考核指標(biāo)

綜合抽采主要是在開(kāi)采的每一個(gè)時(shí)期通過(guò)若干方法進(jìn)行結(jié)合。利用采前區(qū)域性抽采，能夠充分減少瓦斯壓力與含量，將煤層的突出危險(xiǎn)消除。采前抽采必須把煤層瓦斯壓力減小到始突深度處瓦斯壓力，或者處于0.74MPa之內(nèi)。開(kāi)采的時(shí)候，利用采中瓦斯抽采能夠減少進(jìn)入工作面的瓦斯量，同時(shí)還能夠?qū)ι嫌缃桥c回風(fēng)流瓦斯含量進(jìn)行控制，增加抽采效果。當(dāng)瓦斯基本上從鄰近層而來(lái)的時(shí)候，可以通過(guò)工作面瓦斯抽采率這一指標(biāo)來(lái)評(píng)定抽采效果，而當(dāng)其從自本煤層而來(lái)的時(shí)候，則通過(guò)開(kāi)采煤層可解吸瓦斯含量進(jìn)行評(píng)定。開(kāi)采完成之后的密閉采空區(qū)，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)抽采采空區(qū)等含量較高的瓦斯，同時(shí)將其綜合利用，提高抽采與利用效果。

綜合抽采的重要性及其考核指標(biāo)具體如下所示（表1）。必須滿(mǎn)足該指標(biāo)要求，以盡可能的提高抽采率，確保生產(chǎn)安全。

表1瓦斯綜合抽采作用及考核指標(biāo)

三、綜合抽采技術(shù)途徑分析

綜合抽采主要利用對(duì)回采工作面的采前、中、后的抽采完成。具體如下所示：

采前抽采旨在減少煤層瓦斯含量與壓力，將其突出危險(xiǎn)消除。就那些單一煤層來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)預(yù)抽煤層瓦斯方法，主要有穿層鉆孔結(jié)合順層鉆孔瓦斯抽采法、地面鉆井抽采法等相關(guān)技術(shù)手段。國(guó)內(nèi)大部分煤層具有非常低的透氣性系數(shù)，這樣抽采鉆孔的間距禁忌太大，通常處于3-8米范圍內(nèi)。但是，千米鉆機(jī)順層長(zhǎng)鉆孔抽采技術(shù)在使用過(guò)程中要求嚴(yán)格的煤層賦存條件。就那些煤層群開(kāi)采來(lái)說(shuō)，最好使用卸壓瓦斯抽采方法，這一個(gè)技術(shù)有地面鉆井瓦斯抽采法等。

采中抽采旨在保證工作面的開(kāi)采安全，所使用的抽采技術(shù)和通風(fēng)方式存在一定的聯(lián)系。就U型通風(fēng)的工作面來(lái)說(shuō)，主要通過(guò)地面鉆井抽采法、采空區(qū)插管抽采法等技術(shù)，而就Y型的來(lái)說(shuō)，主要通過(guò)地面鉆井抽采法、沿空留巷埋管抽采法等，就瓦斯涌出量超過(guò)30m³/min的，無(wú)論通過(guò)什么樣的通風(fēng)方式，都能夠通過(guò)走向高抽巷技術(shù)，對(duì)有外錯(cuò)尾巷的工作面則能夠通過(guò)傾斜高抽巷法等來(lái)抽采。

采后抽采旨在抽采采空區(qū)及頂部裂隙中的瓦斯，旨在使瓦斯抽采率與利用量提高，所用的技術(shù)有密閉埋管抽采法、地面鉆井抽采法等相關(guān)技術(shù)。

四、綜合抽采的應(yīng)用

某煤與瓦斯突出礦井設(shè)計(jì)為斜井開(kāi)拓方式。主斜井傾角16度，設(shè)計(jì)斜長(zhǎng)1706米；副斜井傾角20度，設(shè)計(jì)斜長(zhǎng)1365米；進(jìn)風(fēng)立井垂深578米，回風(fēng)立井垂深563米。全井田共分為兩個(gè)盤(pán)區(qū)，采用一次采全高長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤方法，以一個(gè)盤(pán)區(qū)一個(gè)大采高工作面保證礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力;礦井采用抽出式通風(fēng)，初期為中央并列式通風(fēng)系統(tǒng);煤炭運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用防爆低污染無(wú)軌膠輪車(chē)。礦井配套建設(shè)瓦斯抽放系統(tǒng)和選煤廠。礦區(qū)東西長(zhǎng)為39～117km，南北寬約37～72km，面積約6201km2，地質(zhì)資源量292億t。礦區(qū)共劃分為33個(gè)井田、7個(gè)資源整合區(qū)、4個(gè)勘查區(qū)和1個(gè)礦區(qū)后備區(qū)，生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模10610萬(wàn)t/a。

（一）采前

就3煤層來(lái)說(shuō)，在可采范圍內(nèi)，通過(guò)穿層鉆孔法對(duì)3煤層進(jìn)行抽采。通過(guò)這種技術(shù)，于采區(qū)南、北側(cè)分別當(dāng)做其保護(hù)層，這種技術(shù)能夠大幅減少瓦斯含量，將其突出危險(xiǎn)性消除。通過(guò)順層鉆孔的方式進(jìn)行開(kāi)采區(qū)的抽采，將其突出危險(xiǎn)性消除，通過(guò)這種技術(shù)，首采工作面順槽能夠通過(guò)自動(dòng)化進(jìn)行快速掘進(jìn)，大幅提高了進(jìn)度，效果非常顯著。

就3煤層來(lái)說(shuō)，其整體賦存較為穩(wěn)定，伴隨深度的逐漸提高，瓦斯含量與壓力不斷提高，-370米標(biāo)高之下屬于突出危險(xiǎn)區(qū)。因煤層具有相對(duì)偏高的硬度，為確保順層長(zhǎng)鉆孔施工，在突出危險(xiǎn)區(qū)的淺部通過(guò)順層長(zhǎng)鉆孔遞進(jìn)掩護(hù)區(qū)域性瓦斯抽采方法。取得非常不錯(cuò)的成效，大幅減少瓦斯壓力與含量，明顯提高了采掘進(jìn)度與安全程度，產(chǎn)量同樣大幅提升。對(duì)深部區(qū)域來(lái)說(shuō)，其瓦斯含量與壓力明顯增加，因此，其突出危險(xiǎn)性同樣隨之提高，考慮到安全與效率兩個(gè)因素，適當(dāng)改變了技術(shù)，通過(guò)穿層與順層鉆孔兩種技術(shù)進(jìn)行抽采，這樣能夠?yàn)榇鱼@孔抽采煤巷條帶瓦斯提供有利條件，同時(shí)還能夠?qū)γ合锏陌踩蜻M(jìn)進(jìn)行掩護(hù)，通過(guò)順層鉆孔對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行抽取，充分確保了開(kāi)采的安全程度和效果。

3煤層取得非常明顯的成效，利用采前抽采，明顯減小了瓦斯壓力，減小到0.74MPa之內(nèi)，含量減小到小于8m³/t，將其突出危險(xiǎn)性消除。

（二）采中

采中瓦斯抽采旨在避免工作面上隅角瓦斯過(guò)高，大于上限，保障生產(chǎn)安全。在瓦斯涌出量高的3煤層工作面同時(shí)還運(yùn)用上隅角插管瓦斯抽采技術(shù)，實(shí)踐效果非常不錯(cuò)。為進(jìn)一步增加采空區(qū)瓦斯抽采質(zhì)量，在3煤層通過(guò)采空區(qū)長(zhǎng)立管瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行操作，取得非常明顯的效果。其他預(yù)抽措施的抽采工程在煤層開(kāi)采的時(shí)候繼續(xù)使用，在采動(dòng)作用下抽采煤層瓦斯，在很大程度上減少了瓦斯涌出量。

（三）采后

抽采3煤層的一些封閉后的采空區(qū)瓦斯，并加以利用，將質(zhì)量相對(duì)較好的瓦斯提供給煤礦自己的瓦斯電廠利用。

（四）抽采效果分析

在實(shí)踐中引入了綜采技術(shù)，使得瓦斯抽采量明顯提升，同時(shí)在很大程度上改善了安全生產(chǎn)形勢(shì)。從建礦以來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)一起煤與瓦斯突出事件和瓦斯超限問(wèn)題，使得突出礦井能夠始終保持安全高效開(kāi)采的狀態(tài)。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為有效抽取瓦斯，對(duì)于煤礦來(lái)說(shuō)，單純通過(guò)一種技術(shù)很難取得較好的效果，應(yīng)當(dāng)采取綜采瓦斯抽取的方法。綜合抽采主要經(jīng)由對(duì)工作面的采前、中、后的抽采來(lái)完成，每一個(gè)時(shí)期的抽采必須符合最低抽采標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)盡可能的實(shí)現(xiàn)最大的瓦斯抽采效果。具體來(lái)說(shuō)，瓦斯治理必須充分考慮煤層瓦斯賦存狀況，選擇綜合抽采技術(shù)，最終才能取得非常明顯的成效。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王海峰、程遠(yuǎn)平、沈永銅，等.高產(chǎn)高效工作面頂板走向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2008.25（2）：168-171.

[2]《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》