响煤矿瓦斯抽放效果因素分析及解决方案

【摘 要】瓦斯抽放是治理煤矿瓦斯事故的有效手段，其中局域综合防突措施是行知有效的瓦斯治理方法。但目前，在透气性较低的煤层进行瓦斯抽放，瓦斯的抽采率较低。因此，对瓦斯抽放工艺的研究有助于提高瓦斯的抽采浓度，本文从封孔工艺、钻孔布置等几个方面系统分析影响瓦斯抽放的因素，对于防治煤矿瓦斯灾害有着重要意义。

【关键词】瓦斯抽放 低透气煤层 影响因素 抽采率

中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-262-01

我国开采的煤层大部分具有瓦斯含量大、透气性差、地质构造复杂的特征，因此加强瓦斯抽放不仅可以降低采掘时的瓦斯涌出量，消除煤与瓦斯突出的危险性，同时可以将抽采的瓦斯变废为宝，提高经济效益。根据现代研究表明，煤层厚度、煤层透气性、抽放钻孔的布置以及钻孔封孔工艺是决定瓦斯抽放率的重要因素。因此，研究这些因素对于提高瓦斯抽放率有着重要意义。

1 影响瓦斯抽放的因素

1.1地质因素

瓦斯抽放与煤层瓦斯厚度及煤层透气性有着重要关系，根据周世凝院士的瓦斯渗透理论[1]，钻孔瓦斯总流量可用下列公式表示：

通过上列公式，在长时间抽放的前提下，瓦斯慢慢会进入稳定流动状态，钻孔瓦斯总流量与瓦斯压力的1.85次方和透气性的0.9次方成正比。煤层的透气性反映瓦斯流动的阻力，既瓦斯在煤层中的流动难易程度。是决定瓦斯抽采的重要指标。

（1）煤层厚度。根据实际经验，在相同地质条件下，煤层厚度越大，瓦斯量越大。这是因为瓦斯在煤层厚的情况下，不易逸散。提高钻孔在煤层中的长度，有助于瓦斯抽放。

（2）抽放负压。单纯提高抽放负压，对于瓦斯浓度的提高意义不大，根据瓦斯渗透理论，抽放负压对于钻孔3-5米范围内的煤层有一定作用，但对与6米以外的煤层影响不大[2]。而在施工本煤层钻孔的情况下，钻孔长度普遍大于6米。因此，不提高煤层透气性而是单纯提高抽放负压对提高瓦斯抽放量意义不大。

（3）煤层的透气性。随着煤层开采的增加，煤层内的应力重新进行分布，煤层的受力状态经过了原岩应力到应力集中再到应力释放的过程。根据研究表明，，煤层的透气性从应力集中、常压区以及泄压区不断升高。煤体的渗透性与地应力成负指数关系。因此，提高煤层的渗透性对于提高瓦斯抽放率和瓦斯排放效果有重要意义。

1.2技术因素

在同样的抽放系统下，瓦斯抽放的工艺、通风系统、钻孔的布置方法、工作面的推进速度以及煤产量的大小都对瓦斯抽放量的大小有关[3]。

（1）抽放泵。根据煤矿的实际情况，瓦斯抽放泵的流量必须满足矿井抽放期间的瓦斯抽放量的最大值。同时，在抽放期间，管路系统存在一定的阻力，因此要求，抽放泵的负压必须能够克服阻力，且具有良好的气密性。

（2）钻孔直径和间距。钻孔直径能够加大煤体的接触面积和钻孔附近的卸压范围。从以往的研究结果分析，在同样的时间情况下，钻孔直径越大，瓦斯抽放量越高。

（3）抽放钻孔的合理参数。有关专家研究得出：钻孔瓦斯抽放率分别与抽放负压和钻孔密度呈线形关系，即抽放率随负压值钻孔密度的增大而增加。但最大抽放率并不出现在最大负压值和最大钻孔密度的交汇部位，三者的函数关系在空间上是一个曲面。抽放负压对未卸压煤层抽放效果的影响还没有统一的认识，有关资料也表明：提高抽放负压可，以显著提高瓦斯抽放量，但大部分测量数据是在调压后短时间内测量的 属于暂态现象不能真正的表示抽放负压与抽放量的关系。

2 提高瓦斯抽放效率的途径

（1）增加煤层的透气性。通过以上分析，增加煤层透气性是解决瓦斯抽放量的有效手段。针对低透气性的煤层，通过深孔控制爆破技术提高煤层透气性，对于瓦斯流动有非常明显的效果。其作用机理为通过增加煤体裂隙的长度和范围，增加瓦斯流动的通道，形成贯通裂缝，从而减少瓦斯抽放的阻力，增加瓦斯抽放率。同时，使用水力增透方法提高煤层透气性，也是行之有效的手段之一。

（2）选用合理的抽放参数。提高钻孔孔径是提高瓦斯抽放的又一手段。根据以上分析，在保证施工进度的前提下，增加钻孔直径，有助于提高煤体的接触面积，增加煤体的卸压范围，同时增加瓦斯流动的通道。合理的钻孔孔径和钻孔间距能够有效提高瓦斯抽放的浓度。而影响瓦斯抽放的另一个因素，抽放负压并不是越大越好，在抽放负压达到一定程度后，抽放效果不在增加，有时会形成反作用。应更具矿井的实际情况合理选用抽放泵，能够减少人力物力的浪费。

（3）合理选择钻孔数量和抽放时间。 在负压和煤层透气性不变的情况下，增加钻孔数量，能够提高抽放面积，增加抽放煤层和抽放区域。这在一定程度下有助于瓦斯抽放效果的提高。同时，选用合理的抽放时间，最大程度减少瓦斯涌出，避免物力的浪费。

3 结论与建议

瓦斯抽放是一个长久的工程，通过改变瓦斯抽放的技术参数和煤层的透气性，增加钻孔抽放的效率是未来瓦斯抽放的重中之重。在以后的抽放工作中，提高瓦斯抽放率，对于降低煤矿生产的危险性和提高瓦斯利用率有着重要的意义。

参考文献：

[1] 于不凡.煤矿安全新技术[M].北京：煤炭工业出版社，2002.

[2] 林柏泉.影响煤层瓦斯抽放的因素及其分析[J].煤矿安全，1999（9）：30-35

[3] 中国煤炭工业保护科学技术学会.瓦斯灾害防治技术[M].北京：煤炭工业出版社，2004.