矿井瓦斯抽采技术发展现状分析

【摘 要】从往年所发生的矿山事故来看，瓦斯事故率居高不下，其大部分原因为瓦斯抽采不达标所致，因此研究瓦斯抽采技术对于保证矿井安全生产具有重要意义。本文是从技术发展角度来研究和分析问题，通过分析瓦斯抽采的目的、瓦斯抽采理念与技术发展历程以及瓦斯技术装备发展情况，来说明我国瓦斯治理水平与现状，并为把握未来发展趋势指明方向。

【关键词】矿井；瓦斯抽采；理念；目的分析

1 瓦斯抽采目的分析

我国高瓦斯矿井与突出矿井在世界范围内“赫赫有名”，这一基本国情决定了我国必须密切关注瓦斯治理技术现状与发展情况。众所周知，当瓦斯积聚到一定程度（如体积分数达到5%～15%时），容易引起瓦斯爆炸事故。同时，当瓦斯扩散致使空气含氧量低于12%时，处于这样一个环境中矿井工人会出现呼吸困难的症状，甚至出现窒息死亡事件。此外，瓦斯气体飘逸到外界空气中还会严重污染环境，作为一种温室气体，其影响程度是二氧化碳的22倍。瓦斯抽采是治理瓦斯的一个重要途径，其目的有如下几方面：（1）减少煤体内的瓦斯赋存含量，增加煤体强度，避免突出危险；（2）减少瓦斯涌出量，防止瓦斯积聚，为矿井通风安全创造条件；（3）抽出的瓦斯可做为清洁能源；缓解能源压力；（4）缓解矿山环境压力。

2 矿井瓦斯抽采理念和技术发展现状

对于矿山安全来说，研究矿井瓦斯抽采理念和技术发展现状具有重要意义，本文分别从理念和技术两方面进行分析。

2.1 瓦斯抽采的理念发展

（1）局部防突措施。在20世纪70年代， 煤矿治理瓦斯重点就是弄清煤和瓦斯的突出规律，吸收国外煤矿先进瓦斯抽采技术与经验， 结合适合中国实况的瓦斯突出防治方法与预测方法。在这个基础之上，到了20世纪年代末煤矿瓦斯抽采步人局部防突措施阶段，主要抽采任务就是落实四位一体的综合防突措施，重点是对瓦斯的危险性预测指标与预测方法，

还深化研究了防治工程的方法。

（2）先抽后采。在2002年8月， 有关专家提出了先抽后采、监测监控、以风定产的工作方针， 构建出防范瓦斯的长效机制；而先抽后采且是在防范瓦斯基础上，从源头之上治理瓦斯灾害，主要体现出了瓦斯抽采中以预防为主及关口前移要求，总结了煤矿瓦斯抽采的实践经验，这个阶段主要是局部治理及区域性治理。在这个阶段治理瓦斯较好的煤矿集团较多，比如淮南矿业集团，提出了新的瓦斯抽采治理战略， 取得了良好效果。

（3）抽采达标。到了2008年7月在想关瓦斯的治理现场会上，有关领导提出了通风可靠、监控有效、抽采达到及管理到位，将煤矿瓦斯抽采推向新高潮。为了落实煤矿瓦斯抽采治理精神，进一步巩固瓦斯抽采攻坚成果， 提升煤矿瓦斯的治理水平，有效遏制与防范发生重大瓦斯事故，提高煤矿采矿的安全。国务院下发了相关指导意见，提出了强化多措并举、可保尽保、应抽尽抽及抽采平衡技术措施，保证抽采达标。对煤矿瓦斯抽采之后，就要在工作面上提高瓦斯抽采率，要求瓦斯的含量及瓦斯的回风流达到要求。

（4）区域防突措施。近年来， 煤矿瓦斯事故日趋严重，尤其是瓦斯的爆炸事故成为了瓦斯事故主要问题。为了有效防范与遏制瓦斯突出事故，到了2008年煤矿安全监察局全名修订了相关法规，对以往煤矿瓦斯事故做出了突出防治经验及教训，提出了瓦斯抽采以防治为主，实施区域防突措施为主、局部防突措施为补充之原则，采用区域综合防突的措施并要符合指标要求，尽量做到不掘突出头及不采突出面。

2.2 煤矿瓦斯抽采技术的发展

与理念发展一样，煤矿瓦斯抽采技术发展也经历了4个发展阶段。

（1）高透气性煤层瓦斯抽采阶段。50年代初期，在抚顺高透气性特厚煤层中首次采用井下钻孔预抽煤层瓦斯，获得了成功，解决了抚顺矿区向深部发展过程中的瓦斯安全问题，而且抽出的瓦斯还被作为民用燃料进行利用。

（2）邻近层卸压瓦斯抽采阶段。50年代中期， 在开采煤层群的矿井中，采用穿层钻孔抽采上邻近层瓦斯的试验在阳泉矿区首先获得成功，解决了煤层群开采中首采工作面瓦斯涌出量大的问题。此后在阳泉又试验成功利用顶板收集瓦斯巷（高抽巷）技术抽采上邻近层瓦斯，抽采率达60～70%。到了60年代以后， 邻近层卸压瓦斯抽采技术在我国得到了广泛的推广应用。

（3）低透气性煤层强化抽采瓦斯阶段。由于在我国一些透气性较差的高瓦斯煤层及有突出危险的煤层采用通常的布孔方式预抽采瓦斯的效果不理想、难以解除煤层开采时的瓦斯威胁，为此，从60年代开始，试验研究了多种强化抽采开采煤层瓦斯的方法，如煤层注水，水力压裂， 水力割缝，松动爆破，大直径（扩孔）钻孔， 网格式密集布孔，预裂控制爆破，交叉布孔等。在这些方法中，多数方法在试验区取得了提高瓦斯抽采量的效果，但仍处于试验阶段，没有大范围推广应用。

（4）综合抽采瓦斯阶段。所谓综合抽采瓦斯就是把开采煤层瓦斯采前抽、卸压邻近层瓦斯边采边抽及采空区瓦斯采后抽等多种方法在一个采区内综合使用，使瓦斯抽采量及抽采率达到最高。从80 年代开始随着机采、综采和综放采煤技术的发展和应用，采区巷道布置方式有了新的改变，采掘推进速度加快、开采强度增大，使工作面绝对瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有邻近层的工作面，其瓦斯涌出量的增长幅度更大。为了解决高产高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的问题，必须结合矿井的地质条件，实施瓦斯综合抽采。

3 瓦斯技术装备发展情况

我国瓦斯抽采装备是随着煤炭开采强度的增长而提升的，随着抽采瓦斯规模与我国科技水平的提升，瓦斯抽取装备由原先非专业的型号单一的装备逐渐转变为具有现代科技水平的、专用的以及系统的抽取瓦斯装备。随着时代的发展，我国已经有多家专业的生产抽采钻机与抽采泵的企业，主要为中小型煤矿与高瓦斯矿井服务，还开发了井下移动式瓦斯抽采泵。目前我国煤矿使用的封孔材料为聚氨酯，此种类型的材料具有良好的膨胀性、密封性以及质量等优点，能够显著提升施工效益。此外，瓦斯抽采管路的材料也逐渐开始多样化，除了传统的铁管以及钢管外，我国还研制出了PE 管、玻璃钢管以及双抗塑料管等，还有一些其他高分子材料制成的多种瓦斯抽采专用管。此类新型的管路具有安装成本低、质量轻、运输方便以及耐腐蚀等优点。此外，快速管道接头的研制也促使管路连接更加方便。此外，抽采系统的监控装置也逐渐开始发展。抽采系统的监控装置由人工操作简易监控及计量设备逐渐转变为自动监控的瓦斯抽采系统设备。随着我国高新技术的革新，瓦斯抽采监控正逐渐向网络化、自动化以及智能化等当面发展，未来将会出现更加先进的材料以及技术支持瓦斯抽采。

4 结语

总之，随着科研及经验的增加，煤矿开采过程中的瓦斯抽采技术也处于不断发展和进步过程中，新的瓦斯抽采技术不断涌现，并被应用到煤矿生产当中取得了不错的效果。但从瓦斯抽采技术的发展来看，未来的研究仍然是以局部防突为主，结合先抽后采、区域防突方法，能够达到根治瓦斯、保障煤矿安全生产的目的。

参考文献：

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[2]谢东海.寺河矿瓦斯抽采及利用现状与发展趋势[J].科技视界，2013（01）.

[3]郝登云，王平虎.寺河矿瓦斯抽采及利用现状与发展趋势[J].煤矿开采，2012（06）.

作者简介：

张敬才（1984-），男，山东德州人，工作于淮南矿业集团地质勘探工程处，主要从事一通三防技术工作。