瓦斯抽放技术在煤矿生产中的应用研究

【前言】瓦斯抽放技术在煤矿生产中的应用研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。近年来，随着煤矿瓦斯综合利用的不断发展，瓦斯逐渐的从一种灾害性气体变成了一种新型能源。煤层瓦斯通过抽放泵站抽出，再通过瓦斯压缩机压缩，可用作工业原料和民用燃料，汽车动力燃料，发电等。特别是煤矿瓦斯发电，可用于煤矿自身电器设备，如通风设备，抽采设备等...

【摘 要】在煤炭生产行业，随着科技的不断发展，各种新技术不断涌现，本文主要针对煤矿瓦斯抽放的应用现状进行讨论和总结，提出目前在瓦斯抽放环节存在的问题和不足并提出改进意见，最后对瓦斯抽发技术的发展趋势进行分析和展望，对煤炭企业保障安全生产，实现能源供给的高效性和可持续性方面具有一定的参考价值和借鉴意义。

【关键词】瓦斯；抽放技术；煤矿

瓦斯抽放一般是指通过打钻（或挖掘巷道），利用钻孔（或巷道）、管道和瓦斯泵或其他抽放设备，将煤层或采空区内的瓦斯抽至地面，有效解决矿井瓦斯浓度超限问题。 煤矿瓦斯抽放不仅是降低矿井瓦斯涌出量，防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害的重要措施，而且抽出的瓦斯还可变害为利，作为煤炭的伴生资源加以开发利用。 近年来，随着煤矿开采深度延伸和开采强度的加大，矿井瓦斯涌出量增大，抽放瓦斯显得更为重要。 但目前我国很多煤矿瓦斯抽放效果并不是很好。 本文找出影响瓦斯抽放效果的因素，并提出相应的对策，为更好抽放瓦斯服务。

1 瓦斯抽放概述

1.1 瓦斯抽放的意义

近年来，随着煤矿瓦斯综合利用的不断发展，瓦斯逐渐的从一种灾害性气体变成了一种新型能源。煤层瓦斯通过抽放泵站抽出，再通过瓦斯压缩机压缩，可用作工业原料和民用燃料，汽车动力燃料，发电等。特别是煤矿瓦斯发电，可用于煤矿自身电器设备，如通风设备，抽采设备等。

瓦斯抽放具有以下作用：①通过瓦斯抽放能降低煤层的瓦斯压力，从而降低煤层瓦斯突出的危险性；②降低煤层瓦斯含量，从而降低开采过程中瓦斯涌出量，为生产提供一个很好的安全环境，且能降低通风成本；③瓦斯是一种重要的能源资源，具有商业利用价值；④可降低矿井瓦斯排放量，减少对大气环境的污染，具有绿色开采作用。 因此，有计划地开发和利用瓦斯资源，对缓解我国能源供求矛盾、改善我国能源结构、提高我国洁净能源的利用率、保护人类的生存环境、解决煤矿安全问题、促进中国乃至全人类的生存和发展均有十分重要的意义。

1.2 瓦斯抽放方法

按照瓦斯来源进行分类：本煤层瓦斯抽放、临近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放；按抽放与采掘的时间关系分有：预抽、边采（掘）边抽、采后抽放瓦斯；按抽放瓦斯的煤层是否卸压分，有未卸压煤层和卸压煤层瓦斯抽放；按汇集瓦斯的方法分为钻孔抽放、巷道抽放、钻孔巷道混合抽放. 目前我国已经进入综合抽采瓦斯阶段，即把开采层瓦斯采前预抽、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。

2 影响因素分析

2.1 自然因素

影响抽放效果的自然因素主要包括矿井瓦斯储量和煤层的天然透气系数。

2.1.1 矿井瓦斯储量是矿井开采过程中能够向矿

井排放的瓦斯量.主要取决于煤层保存瓦斯的自然条件，诸如煤、岩层的结构和物理化学性质，成煤后的地质运动和地质构造等。

2.1.2 煤层透气系数是决定未卸压煤层抽放效果的关键性因素

我国多数煤层属低透气性煤层，进行瓦斯预抽比较困难，须采用专门措施增加其透气性，提高瓦斯抽放率。

2.2 技术因素

2.2.1 瓦斯抽放泵。抽放泵是抽出瓦斯的动力源，其性能直接决定了管路里的瓦斯流量和压力，是影响瓦斯抽放率的主要因素之一。

2.2.2 管路。选择瓦斯抽放管路是决定抽放投资和抽放效果的重要因素之一。主要影响因素有管道长度、直径、阻力和接头的密封性。

2.2.3 钻机和钻孔参数。影响抽放效果的钻孔参数主要有：①钻孔直径。钻孔直径大，钻孔暴露煤的面积也大，则钻孔瓦斯涌出量也较大；②钻孔角度；③钻孔长度。单一钻孔的瓦斯抽放量与其长度基本上成正比关系，因此在钻机性能和施工技术水平允许的的条件下，尽量采用长钻孔以增加抽放量和效益；④钻孔间距。钻孔间距减小，在一个钻场内的钻孔数目增加，瓦斯抽出量也增加，同时每个单孔的抽出量减少。钻孔数目越多，瓦斯量衰减越快，钻孔数目减少，瓦斯量衰减越慢。所以，如果有较长的抽放时间，孔数可少些，如果抽放时间较短，孔数可多些。但孔数多了又不经济，因而要针对采区的实际条件、瓦斯储量、预计的抽放率来决定；⑤抽放负压。抽放负压越大，抽放量越大，但当负压到一定程度后，抽放效果就不会明显增加，有时反而会影响抽放效果，要根据具体情况确定；⑥孔口密封材料与技术。进入抽放系统的空气有80%以上是通过钻孔吸入的，如果钻孔空气的吸入量减少1/2～1/3，钻孔的瓦斯量可望增加1.5～2倍。因此，国外很重视封孔质量，对材料、长度都作了明确规定，如封孔材料要求用聚胺脂，封孔长度规定为10～15m。

2.2.4 瓦斯抽放管理。管理水平的高低直接影响抽放效果的好坏。瓦斯抽放日常管理工作主要有：瓦斯基础参数观测及记录、瓦斯泵站管理、管路敷设与拆除、钻孔检查、管网巡检放水等。

3 解决对策

针对上述分析，结合现在常用技术，给出以下提高抽放效果的对策。

3.1 人工增加煤层透气系数

煤层的透气性系数是决定钻孔抽放量的主要因素，煤层自然透气性好，抽放效果就好。通过机械、化学等人工干预方式可以在局部强制改善煤层的孔隙及裂缝结构，从而提高煤层透气性，这是提高瓦斯抽放率的重要途径。目前国内外试验与应用的措施有：水力割缝、水力压裂、松动爆破、煤物化、交叉钻孔、煤层

3.2 合理选择抽放方法

合理选择抽放方法是提高抽放效果的关键，选择抽放方法应深入分析煤层赋存条件、瓦斯来源及涌出规律、开采布置及开采程度、瓦斯利用前景等。不同煤矿的现场条件，采用抽放方式也会有很大的不同。 一般来说其总的原则是：

3.2.1 如果瓦斯存在于开采层本身，即可以采用钻孔或巷道预抽形式直接把瓦斯从回采层中抽出。

3.2.2 如果瓦斯主要存在于开采煤层的顶、底板邻近煤层内，可以采用顶底板煤岩中的巷道，打一些穿至邻近煤层的钻孔将临近层瓦斯抽出。

3.2.3 如果在采空区或废弃巷道内有大量的瓦斯涌出，即可以用采空区抽放形式加以消除。

3.2.4 如果在煤巷掘进时就已遇到严重的瓦斯涌出，而且用通风方法难以解决时，则需采用在掘进工作开始前的钻孔预抽或巷道边掘边抽的方法加以解决。

3.2.5 如果煤层的透气性差，利用钻孔或巷道又不易直接抽出瓦斯，掘进时瓦斯也不大，而在回采的时候却有大量瓦斯涌出，则需采用边采边抽，辅以深孔爆破、大直径密集钻孔以及可以改变煤层透气性的方法加以解决。

3.3 合理选择抽放设备及钻孔参数

合理选择钻孔参数包括：

3.3.1 增大钻孔直径。大直径孔的瓦斯抽出量远远大于小直径孔，而且有较长的稳定时间。但是大直径孔在使用上有它的局限性，特别是在岩石巷向煤层中打钻孔抽放时就更加难于施工，目前钻孔直径一般为60～110 mm。

3.3.2 钻孔长度。开采层瓦斯抽放钻孔的长度越大，露出煤面越多，瓦斯涌出量越大，抽放效果越好；邻近层瓦斯抽放，钻孔一般要穿过所要预抽的煤层，但它受钻机设备和打钻技术的影响，考虑打钻效率和打钻质量，钻孔长度一般大于60m。

3.3.3 提高孔口密封质量。我国目前封孔材料多用水泥砂浆，封孔长度一般未超过5m，其封孔质量与国外相比存在一定差距。国外普遍用聚胺脂，封孔长度为10～15m。

3.3.4 抽放负压。目前的封孔技术条件不适应高负压抽放，负压过高会导致漏气、降低抽出瓦斯浓度和抽放效果，因此一般孔口负压不超过14kPa为宜。

4 总结

煤矿瓦斯事故现已成为影响煤矿企业安全生产的重要因素之一，对其进行相应的治理已经势在必行。就瓦斯抽放技术而言，其绝对能够担当这一重任，这也是现阶段煤矿瓦斯治理的最佳选择。可以说煤矿瓦斯的治理工作任重而道远，为保障煤矿开采过程中的安全性，必须不断提高煤矿瓦斯的抽放效率和抽放量，而想要实现这一目标就必须将重点放在瓦斯抽放技术上面，只有应用最科学、最合理的瓦斯抽放技术，才能保证矿井安全生产。

【参考文献】

[1]王永安，朱文辉.矿井瓦斯防治[M].北京：煤炭工业出版社，2007.

[2]李勇.瓦斯抽放是矿井安全高效的重要手段[J].科技咨询导报，2007（20）.