浅谈瓦斯抽采技术发展

【摘 要】煤矿瓦斯抽采是保障煤矿安全生产的重要措施之一，做好瓦斯抽采研究工作对于创建安全高效矿井具有重要现实意义。本文概述了煤矿瓦斯抽采的常用方法，主要有本煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采、围岩瓦斯抽采，同时对现代瓦斯抽采装备进行了阐述，为煤矿瓦斯抽采工作提供了理论基础。

【关键词】瓦斯抽采；抽采方法；采空区抽采；围岩抽采

1 前言

煤炭资源是我国的重要能源，占一次能源消费的70%以上，尤其是进入21世纪以来，我国对煤炭的需求量进一步增长。随着中国煤炭工业的发展，煤炭开采条件不断恶化，主要表现在开采深度增加，地热和地压增高、瓦斯灾害、地址构造条件复杂，尤其是煤与瓦斯突出事故频发。目前我国煤矿安全事故中有70%左右是由瓦斯抽采不达标造成的，从这一角度考虑，进行瓦斯抽采是保证煤矿安全生产的重要条件。采煤安全一直以来都是我国煤炭企业重要的工作，煤矿瓦斯危险性增大，不仅直接影响采煤作业的正常进行，甚至严重威胁职工的安全，给国民经济和人民生命财产带来极大的损失。因此，煤矿进行瓦斯抽采技术研究具有重大的现实意义。

煤矿瓦斯事故可以分为瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧和窒息。进行煤矿瓦斯抽采主要为了实现目标包括以下几点；（1）减少瓦斯涌出、预防瓦斯超限事故，为矿井通风创造良好的条件；（2）改变煤体的物理性质，提高煤体强度，释放煤层中储存的能量，预防煤与瓦斯突出；（3）开发利用清洁能源，降低煤矿开采对环境的污染。

2 煤与瓦斯抽采方法

2.1 本煤层瓦斯抽采

本煤层瓦斯抽采主要有以下几种：穿层钻孔抽采、平行钻孔抽采、交叉布孔抽采、穿层网格式钻孔抽采、水力压裂等方法。容易抽采的煤层可以采用本煤层预抽方法，如顺层或穿层布孔方式，对于透气性差的煤层，可以选用加密钻孔、交叉钻孔、水力压裂、深孔控制预裂爆破等方法强化抽采，瓦斯突出危险性大的矿井，应选择穿层网格预抽为主的抽采方式。我国煤矿大多采用穿层钻孔预抽本煤层瓦斯的布置方式，在布置抽采钻孔时，应将各个矿井的开拓、开采条件、以及预留可抽采时间相互结合，设计最佳钻孔布置方式，从而获得最佳抽采效果。

2.2 邻近层瓦斯抽采

邻近层瓦斯抽采方法主要可以分为地面钻孔抽采、井下钻孔抽采和顶板巷道结合钻孔抽采。从开采层的位置关系可以分为上邻居层瓦斯抽采方法和下邻近层瓦斯抽采方法两大类。按抽采方式分钻孔抽采、巷道抽采及巷道―钻孔混合抽采。对于邻近层瓦斯抽采，特别对于上邻近层瓦斯抽采瓦斯涌出量有时会比开采瓦斯涌出量大数倍，因此，对于开采煤层群的矿井，重点应放在上下层邻近层瓦斯抽采，协调各种邻近层抽采方法，最终达到最好的抽采效果。

2.3 采空区瓦斯抽采

采空区瓦斯抽采可以分为回采工作面采空区瓦斯抽采、老采空区瓦斯抽采、报废矿井瓦斯抽采。按照抽采方不同又可以分为钻孔抽采方式、巷道抽采方式、埋管抽采方式。

2.3.1 密闭抽采方式

密闭抽采法是采空区抽采瓦斯最常用和最简单的抽采方法，具体工艺是首先用砂、泥浆等材料将采空区进行密闭处理，密闭墙厚一般为1～3m，做到封闭不漏风。然后将抽采管伸进抽采区进行抽采，抽采管伸进10m以上为佳，该抽采方法抽采出的瓦斯浓度可以达到25%～60%。

2.3.2 回采采空区埋管抽采

回采采空区埋管抽采法是将抽采管路预埋在采空区的回风巷位置，采空区插管为带孔眼的管子，管子直径为75～100mm，位于采空区内长度为2～3m，管壁的小孔用纱布包裹，防止抽采过程中发生堵塞。管子应尽量伸进煤层瓦斯浓度较高的区域，提高抽采率，这种抽采方法虽然抽采瓦斯的浓度只10%～25%，但其抽采工艺简单，成本较低。

图1 埋管抽采采空区瓦斯抽采示意图

2.3.3 采空区打钻抽采

采矿区打钻抽采分为在基本顶岩石中打水平钻孔抽采、直接向采空区打钻抽采、地面垂直钻孔抽采。其中采用地面钻井抽采采动区卸压瓦斯，钻井布置在工作面中部，钻井间距为300m，单井流量为5～18m3/min、浓度50%～95%。

2.4 围岩瓦斯抽采

围岩瓦斯抽采中对于受开采层采动影响的顶板围岩中卸压瓦斯涌出，可以采用邻近层瓦斯抽采方法进行抽采；采用采空区抽采、封闭巷道埋管抽采方法可以用来抽采围岩裂隙中的瓦斯。

图2 围岩瓦斯抽采示意图

3 瓦斯抽采装备

我国煤炭瓦斯抽采装备一直在加强，抽采水平随着科学技术水平的发展不断得到改善，由原来最初的非专用、单一的模式向专业的、系列的、具有现代科技水平的抽采装备发展。瓦斯抽采封孔材料一般用聚氨酯，该种封孔材料密闭性较好、硬化时间短、膨胀较快，使用范围广。瓦斯抽采管路管材现在除了用一些传统的铁管外，新一代的玻璃钢管、PVC管及其它高分子材料也得到了推广，这些新型管材重量轻、成本小、耐腐蚀、运输方便、安装方便，这些优点进一步提高了煤矿瓦斯抽采效率。

煤矿瓦斯抽采使用的回转式鼓风机一般有D、SD型系列，该鼓风机主要用来输送空气、以及腐蚀性混合气体，适用于矿井瓦斯抽采。水环式真空泵是利用循环水旋转中心和泵体中心不在一起，目前被广泛应用。

4 结论

在煤矿生产过程中瓦斯防治抽采具有重要的地位，进行瓦斯抽采不仅是满足安全生产的需要，更是建设安全高效矿井的必要措施。当前煤矿瓦斯抽采方法主要可以分为本煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采、围岩瓦斯抽采，结合矿井具体条件，综合运用瓦斯抽采方法，提高抽采率，预防瓦斯超限，最终实现煤矿安全高效生产。

参考文献：

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[2]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，1992.

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[4]袁亮.高瓦斯矿区复杂地质条件安全高效开采关键技术[J].煤炭学报，2006（2）.

作者简介：

李俊鹏，河南新密人，1979年出生， 助理工程师，工作单位：新密市煤炭管理局，从事安全生产管理工作