高瓦斯煤层瓦斯抽采的探索与思考

【前言】高瓦斯煤层瓦斯抽采的探索与思考由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。煤层瓦斯主要以吸附和游离两种状态赋存在煤体中，形成固气并存的二相介质，因此，研究煤层瓦斯瓦斯渗流和瓦斯抽放必须考虑气体（CH4、CO2等）对煤岩体本身的变形和强造成的影响。当前，瓦斯抽采方法主要有本煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采及采空区瓦斯抽采。其中，本煤...

[摘 要]我国煤矿瓦斯事故严重，煤层透气性系数较低，瓦斯抽采难度大。随着开采深度的增加，煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量逐渐增高，瓦斯灾害将会更加严重。因此，探索我国煤层条件下的瓦斯抽采技术有着极为重要的意义。本文从煤巷掘进工作面瓦斯抽采技术、回采工作面瓦斯治理技术两方面分析高瓦斯煤层瓦斯抽采的相关技术，以期为实际工作提供一定的理论指导。

[关键词]高瓦斯；煤层瓦斯抽采；瓦斯治理

中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0375-01

一、引言

我国作为产煤矿大国，煤炭在我国经济和社会发展中占有十分重要的地位。然而，我国煤矿安全生产形势严峻瓦斯事故居高不下。目前，我国煤矿瓦斯事故死亡人数占据煤矿企业总死亡人数的30%左右。煤矿企业要能否搞好安全生产，关键在于能否有效治理瓦斯。我国煤层渗透率低，地质条件复杂，瓦斯抽采难度大。随着开采深度的增加，煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量逐渐增高，煤层透气性系数较低，瓦斯灾害将会更加严重。瓦斯作为一种清洁能源要加以利用，而与瓦斯共采、井下抽采是治理我国瓦斯灾害的有效技术途径。

煤层瓦斯主要以吸附和游离两种状态赋存在煤体中，形成固气并存的二相介质，因此，研究煤层瓦斯瓦斯渗流和瓦斯抽放必须考虑气体（CH4、CO2等）对煤岩体本身的变形和强造成的影响。当前，瓦斯抽采方法主要有本煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采及采空区瓦斯抽采。其中，本煤层瓦斯抽采主要有钻孔法预抽、边采边抽、高位钻孔抽采技术等几种方式，邻近层瓦斯抽采主要有钻孔抽采、巷道抽采及巷道―钻孔混合抽采方式，采空区瓦斯抽采通常采用采空区埋管、上隅角插管等方工，我国煤矿已有多种抽放瓦斯的方法在应用，但是许多抽放瓦斯方法由于受煤矿现场条件的限制，而没有获得较好的抽放效果。

二、煤巷掘进工作面瓦斯抽采技术

1.超前和巷帮钻孔抽采及深孔爆破增透

（1）超前钻孔抽采瓦斯技术

垂直煤壁施工前超前掘进工作面不少于5m的钻孔，钻孔尽量布置在煤层软分层中，超前钻孔控制到巷道断面回轮廓线外2～4m（含巷道断面内煤层），钻孔直径一般在75～120mm，地质条件变化剧烈地带也可用直径42mm钻孔。该技术适用于煤层透气性较好、煤质较硬的突出煤层。

（2）巷帮钻场钻孔抽采瓦斯技术

掘进后巷道围岩一定深度内形成塑性破坏卸压力区，压力区内媒体新生裂隙发育，透气性系数增加，因此，可在巷道两帮施工挂耳钻场，在钻场内施工抽采钻孔。钻孔平行于掘进方向，孔底超前于掘进工作面。经过抽采瓦斯形成巷帮和迎头充分卸压带，降低了迎头前方媒体的应力集中和瓦斯压力，减少瓦斯事故发生的条件。这种技术需要确定钻场间距、钻孔深度和布置形式。

（3）深孔预裂控制松动爆破增透技术

在一定的卸压媒体（不少于5m）的防护下，在前方引爆几个深孔炮眼形成媒体松动爆破，其中控制孔（不装药）在爆破过程中起到控制爆破方向与补偿爆破裂缝空间作用，利用炸药爆破力、瓦斯压力及控制孔的导向和补偿作用使媒体产生裂缝，并使原生裂缝扩展，从而提高煤层透气性，达到提高煤层瓦斯抽采效果的目的。需要注意的是，该技术需要较高的爆破技术。

2.水力冲孔割缝及保护层卸压抽采

（1）水力冲孔

水力冲孔主要依靠高压水的冲击能力，使掘进工作面前方媒体逐渐形成一个大尺寸的水力掏槽孔。孔道周围煤体向孔道方向移动，引起在孔道影响范围内煤层卸压，煤层透气性增高，释放了煤层和围岩中的弹性势能和瓦斯膨胀能，从而起到在采掘作业时防止煤层瓦斯突出的作用。这种技术适应于有自喷现象的严重突出危险煤层。

（2）水力割缝

水力割缝是在钻孔内用高压水射流对钻孔周围的煤体进行切割，在钻孔周围形成具有一定深度的扁平缝槽，利用水流将切割下来的煤块带出孔外。扁平缝槽能使钻孔附近煤体得到了局部卸压，改善了瓦斯流动的煤层条件，达到了提高瓦斯抽采率的目的。

（3）开采保护层卸压抽采瓦斯

开采保护层后，利用保护层的增透卸压作用，在保护层的回采巷道或者被保护层顶底板巷道向被保护层打穿层钻孔就可以更好地抽采被保护瓦斯。

三、回采工作面瓦斯治理技术

1.高位巷卸压高位钻场及上隅角管抽采

（1）高位巷卸压抽采瓦斯

煤层开采后其顶底板岩层发生冒落移动，当上覆岩层下沉稳定后，上覆岩层采动裂隙区可分为“竖三带”和“横三区”，即采动区沿垂直方向由下往上划分为冒落带、裂隙和弯曲下沉带；沿工作面走向分为煤壁支撑影响区、离层区和重压实区。随着工作面推进，采空区中部离层裂隙压实，而采空区上下两侧由于煤壁的支撑作用，离层裂隙仍较发衣，这样采空区四周形成一个连通的离层裂隙发育区，即形成O型圈。高位巷卸压抽采瓦斯就是从回风顺槽沿煤层走向在煤层顶板向采空区上方施工巷道。顶板高抽巷施工到位后，撤除巷道内的电器设备、轨道、管路、风筒等所有能回收的设备，施工封闭墙，墙内预设抽放管路，抽放采空区顶板裂缝或冒落空间内积存的高浓度瓦斯，减少采空区瓦斯涌向工作面，控制上隅角瓦斯积聚。该技术关键是确定好高抽象的空间层位。

（2）高位钻场抽采瓦斯

这是利用采场上覆岩层活动规律和采空区瓦斯运移积聚规律，沿着工作面回风顺槽每隔一定距离向预采煤体顶板开掘一个钻场，并在采空区顶板裂缝带范围内布置走向钻孔，抽采采空区内的瓦斯。该技术关键是确定钻孔距煤层的垂直距离和距回风巷的水平距离等参数。

（3）上隅角埋管抽采瓦斯

采空区瓦斯涌出量占工作面回风巷瓦斯涌出量的50%左右，并在上隅角附近聚集。为了防止瓦斯积聚和超限，可在工作面上隅角埋管抽采瓦斯，上隅角一般需要用抗静电阻燃编织带装煤充填实才能取得较好的抽放效果。

2.保护层和本煤层抽采及浅孔排放

（1）开采保护层抽采瓦斯

开采保护层是治理煤与瓦斯突出最经济、最有效的区域性措施。开采保护层后可以降低被保护层地应力，提高被保护层透气性。下保护层的卸压效果优于上保护层的卸压效果，但要注意反程序开采时保护层开采对上部煤层和巷道的破坏。保护层与被保护层的相对层间煤层和巷道的破坏。保护层与被保护层的相对层间距一般不宜超过30，被保护层的倾向卸压范围通过卸压角确定。这种方法适合开采煤层群，要注意对卸压效果的考察。

（2）本煤层抽采瓦斯

该技术是在工作面回采巷道内沿煤层施工平行、交叉或网格式钻孔，预抽煤层内瓦斯。但在煤层透气性系数低、煤层强度低的情况下容易塌孔。研究表明工作面前方10～20m范围内比未受采动影响区抽采率可提高20%左右，因此要加大采场前方卸压区瓦斯抽采力度。

（3）浅孔排放瓦斯

采动影响下回采工作面前方煤体形成卸压带、应力集中带和原始应力带。卸压带内煤层透气性系数增高，垂直煤壁布置浅孔，可有效排放煤层瓦斯，但排放深度有限，影响生产。

四、结束语

总之，我国高瓦斯煤层透气性系数较低、煤质松软、地质复杂、瓦斯抽采难，这是众多煤矿企业普遍存在的技术难题，也是制约安全生产水平的重要因素，因此提高及落实“先抽后采”瓦斯治理方针是至关重要的。由于各矿井煤岩层的赋存特点，瓦斯赋存规律、生产采掘工艺等不同，在采用煤层瓦斯抽采技术时，要结合矿井自身特点研究瓦斯抽采的合理组合方式，工艺参数、抽放效果评价技术。煤矿瓦斯抽采，煤层气开发利用是一件利国利民、利企业的大事，国家应积极支持煤矿企业进行瓦斯抽采与利用技术研究开发，建立示范工程，为有效控制煤矿瓦斯灾害事故提供技术支撑和有力保障。

参考文献

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