瓦斯抽采应用技术

瓦斯抽采应用技术（精选十篇）

瓦斯抽采应用技术 篇1

关键词：卸压瓦斯抽采,实践应用,社会和经济效益

0 引言

经过近10 a来中国煤炭行业高速发展, 一批老矿区, 如平顶山、淮南、济宁、双鸭山等矿井已经进入了深部开采, 这些矿井的开采不仅要应对高地压、高地温、软岩问题, 还要应对越来越严重的瓦斯灾害。据统计, 近年来在中国煤矿事故中, 瓦斯事故占总事故的50%以上, 死亡人数占事故人数的70%以上。特别是2009年颁布的《防治煤与瓦斯突出规定》明确提出区域防治为主, 局部防治为辅的瓦斯治理方针。同时, 瓦斯作为一种清洁能源, 若直接排放到空气中, 不仅会引起环境污染还会造成能源浪费。近期, 中国为进一步预防瓦斯事故和利用瓦斯, 对瓦斯治理方略已经由“抽放”变为“抽采”, 目的是实现瓦斯与煤的共采, 实现矿井绿色可持续开采[1]。因此, 研究瓦斯的抽采技术具有重要的意义。

1 卸压瓦斯抽采理论基础概述

煤层的开采破坏了原有的应力平衡状态, 在回采期间受采动影响作用, 煤壁上前方的应力集中区会发生相应改变, 致使围岩发生变形、运移和破坏。理论研究将工作面上覆岩层的变化在纵向方向上自下而上人为划分为跨落带、裂隙带和弯曲下沉带。上覆岩层三带的形成为瓦斯的流动和集聚创造了条件, 因为跨落带可贯通工作面采场与裂隙带, 而裂隙带由于横向和纵向裂隙发育在岩层内形成相互贯通的纵向和层向通道, 这样来自开采煤层和上覆岩层的相对密度较低的卸压瓦斯在浮力作用下通过跨落带沿裂隙带通道上浮、移动和集聚。工作面煤层在采动过程中上覆岩层形成的三带示意图见图1。

(1) 冒落带; (2) 裂隙带; (3) 弯曲下沉带

研究发现, 在工作面煤壁前方应力集中区, 煤体渗透系数较低, 瓦斯压力相对较大。据此可认为若对该区域煤层进行卸压处理, 则可大幅度加大瓦斯的涌出速度和涌出量, 同时煤体的渗透率也会大大增加, 瓦斯解吸流量也会随之加大。在工作面推进方向可将应力区划分为卸压区、应力集中区和原岩应力区3个区域, 其中卸压区一般在工作面煤壁前方2 m~6 m范围内, 在该区域范围内, 应力集中现象显著减少, 煤层渗透系数较高, 大量瓦斯在该区域范围内得到扩散和渗流。

2 卸压瓦斯抽采

中国瓦斯煤层存在的基本特点是煤层瓦斯贮存量、吸附瓦斯能力强, 煤层渗透系数、受外力形成的常规裂隙所占比例和瓦斯压力小, 正是中国瓦斯煤层这个特点, 导致直接从地表钻井抽采效果不显著。煤矿开采实践及瓦斯抽放理论研究表明[2], 瓦斯矿井煤层顶板孔裂隙会随着矿压变化发生改变, 因矿压作用引起的孔裂隙为瓦斯的运移提供了通道, 且瓦斯运移速度受采动影响作用响应加大。基于此理论, 可通过合理运用工作面矿压规律来实现瓦斯的抽采, 进而实现了煤炭与瓦斯共采, 不仅提高了矿井工作面开采的安全条件, 同时减少了环境污染实现了瓦斯能源的合理利用。

目前, 常用的卸压瓦斯抽采方法主要有4种, 即采动区井抽取法、顶板水平钻孔抽取法、钻孔抽取本煤层瓦斯法和有保护层的卸压瓦斯抽采法[3,4]:

a) 采动区井抽取法是指从地面向井下工作面上覆岩层直接进行钻孔, 直接抽取因受采面采动影响作用从工作面上覆岩层中解析并游离出的瓦斯气体, 上文介绍到, 由于采动影响的作用, 工作面上方岩层会形成三带, 其中的裂隙带内岩层含有大量裂隙, 渗透性大大加强, 本煤层和临近层瓦斯得以裂隙带中运移, 研究发现, 在工作面上方裂隙带上部聚集大量卸压瓦斯, 在裂隙带通道内有大量瓦斯发生运移, 因此可据此理论将钻孔位置确定在裂隙带内, 以便有利于抽采瓦斯气体;

b) 顶板水平钻孔抽取法是指在工作面顶板进行大直径水平钻孔来进行瓦斯抽采, 目前较常用的高位瓦斯抽放巷, 虽然效果较好, 但其是一种高位独头巷道, 往往具有施工作业繁重, 造价成本较高等特点, 而顶板水平钻孔正好避免了此缺点, 却又能达到瓦斯高抽出率的效果;

c) 本煤层瓦斯钻孔将抽放钻孔沿工作面回风巷布置, 在工作面煤壁前方会出现瓦斯的减弱区和活跃区, 减弱区处在工作面超前支承压力降低区内, 在瓦斯活跃区范围内, 工作面超前支承压力逐渐开始降低, 煤岩层在超前支承压力作用下形成不规则采动裂隙, 在此区域范围内的瓦斯发生解析和扩散, 煤岩体渗透率和瓦斯抽放率增高, 基于此理论即可进行本煤层瓦斯抽采施工设计;

d) 有保护层的卸压瓦斯抽采常用于具有瓦斯突出倾向的煤层工作面, 具体指若所欲开采的煤层具有突出倾向, 而该煤层下方距离较近的煤层无瓦斯突出倾向, 则可先开采下层煤, 利用开采下层煤引起的采动影响采取措施来达到上部具有瓦斯突出倾向煤层卸压的目的, 具体施工工艺为在下部没有突出倾向的煤层顶板沿其走向方向布置穿层钻孔, 在上部煤层巷道底板布置穿层钻孔, 且满足上部煤层底板穿层钻孔具有专门瓦斯抽采巷道, 该卸压瓦斯抽采法具备的优点是施工时间短、可靠性高、瓦斯抽采率高, 有利于排水等, 实践证明采取有保护层的卸压瓦斯抽采法可将瓦斯大量抽采, 使煤层瓦斯压力降低到0.6 MPa以下, 瓦斯含量降低50%以上, 煤的坚固性系数提高50%以上;

e) 沿空留巷穿层钻孔抽采卸压瓦斯是指随着工作面的不断向前推进, 采用合理的巷旁填充法来隔绝老塘, 沿着老塘留下巷道, 采用该法可在工作面老塘侧留一尾巷, 并通过该尾巷排放瓦斯, 同时可在尾巷内设置瓦斯抽放钻孔来达到本煤层开采和抽采临近煤层卸压解吸瓦斯, 这种抽采方式不仅有利于瓦斯的抽采, 同时又有利于提高安全生产条件和改善作业人员的劳动环境。

3 经济和社会效益

卸压瓦斯抽采技术不仅实现了提高工人作业环境、改善矿井安全水平的目的, 同时又实现了清洁能源瓦斯的利用。众多开采实例表明, 该煤与瓦斯共采的矿井开采模式产生量较大的经济和社会效益。以新集一矿为例[5], 新集一矿主采的11-2和13-1煤层煤层瓦斯含量分别为4 m3/t~7.5 m3/t和12 m3/t~22m3/t, 瓦斯含量梯度分别为76 m/ (m3·t-1) 和21.7 m/ (m3·t-1) , 其中试验工作面上临工作面回采期间平均相对瓦斯涌出量为25 m3/t, 平均绝对瓦斯涌出量为27m3/min, 通过实施保护层卸压瓦斯抽采使得上临工作面正常回采时的风排瓦斯平均值为9 m3/min, 总瓦斯涌出量平均值为18 m3/min, 试验工作面相对瓦斯涌出量平均值为5.0 m3/t, 且工作面上隅角试验期间未曾出现瓦斯超限现象, 实现了工作面的安全、高效回采。再以魏家地矿为例[6], 该矿煤层瓦斯含量为8.1 m3/t, 矿井瓦斯涌出量一直在30.4 m3/min~46.7 m3/min之间, 通过在巷道布置穿层钻孔来达到抽采采空区卸压瓦斯的目的, 实现了矿井总抽采量6 m3/min~8 m3/min, 不仅减少了瓦斯对大气的污染, 同时利用抽采的瓦斯气体实现了节支724×104元的经济效益。

参考文献

[1]谷丽朋, 罗新荣.被保护层卸压瓦斯立体抽采技术[J].矿业工程研究, 2011, 26 (1) :21-24.

[2]张凯.卸压瓦斯抽采治理[J].科技信息, 2010 (25) :349.

[3]李树刚, 李生彩, 林海飞, 等.卸压瓦斯抽取及煤与瓦斯共采技术研究[J].西安科技学院学报, 2002, 22 (3) :247-248.

[4]刘彦伟, 李国富.保护层开采及卸压瓦斯抽采技术的可靠性研究[J].采矿与安全工程学报, 2013, 30 (3) :426-431.

[5]张守豪, 高家东.卸压瓦斯抽采方法在新集一矿的应用[J].淮南职业技术学院学报, 2008, 8 (4) :97-98.

瓦斯抽采技术档案管理制度 篇2

1、抽放报表每周、旬、月编制一次，由抽采队技术员负责，详细记录抽采地点及生产情况、抽采瓦斯量及备注说明，由抽采 队存档负责存档备查。

2、抽放系统图每月更新一次，由抽采队技术员负责，要求绘图详细、真实，经会签后由通风部技术组负责存档备查。

3、抽放泵站建立瓦斯抽放记录、抽放泵维修记录、记录抽放计量维修记录、电气设备维修记录，由泵站司机负责记录。

4、地面与井下抽采计量记录由抽采工区综合队分类建立存档备查，详细记录地面与井下各主干管路的负压、浓度、流量、抽放泵站温度、抽放泵站瓦斯浓度、责任人及备注说明。

5、抽放管路巡查建立巡查记录，由抽采队负责存档备查。

6、每年、月瓦斯抽采计划有矿井组织编制、审批，最后确定矿井抽采计划，下发区队。

7、瓦斯抽采考核由通防科安监负责保存记录在案。

8、瓦斯抽采设计由抽采队技术员负责设计、审批、保存。

9、瓦斯抽采工程验收由通防科防突组统一验收保管。

10、各个工作面的瓦斯抽采效果评价由通防科防突组负责编制、存档备查。

11、以上存档必须认真保存，不得出现缺少或丢失。

纳雍县沙田煤矿

瓦斯抽放技术档案理

制度

煤矿瓦斯抽采技术研究及应用 篇3

关键词：煤矿瓦斯 抽采技术 研究 应用

随着我国社会经济的不断发展和进步，我国的采煤技术在最近的几年当中也得到了快速发展的机会，在对煤炭进行开采的过程当中，生产变得更加的机械化、科学化和自动化，这样煤炭在实际的开采过程当中规模也在不停的加大，同时也快速的增加了矿井的开采范围以及采动的空间，采空区以及回采工作面的瓦斯在涌出的时候速率和强度都在增强，而且涌出的面积也变得更大，在涌出的时候也不是很均匀，这样在对煤炭瓦斯进行防治的时候难度就会相应的增加。为了能够更好的去满足我国煤炭需求量快速增加的实际需求，现在很多的煤炭生产企业都在对生产技术进行不断改革和创新，但是在对煤炭瓦斯进行安全和高效抽采的时候，相应的技术却没有能够及时的发展和改革，那么在进行煤炭生产的过程当中就会埋下很多的安全隐患。面对这样的情况就需要对煤矿瓦斯抽采技术进行不断的研究。

1 对本文研究的实际矿区基本情况的介绍

本文在对煤矿瓦斯的抽采技术进行研究和实际应用的时候主要选择了某矿区来作为研究对象。对于该矿区来说，它的整个煤田的面积达到了3078平方千米，而现在实际的生产区域面积则达到了700多平方千米，整个该矿区现在总共有12个煤矿和15对矿井，在这15对矿井当中高瓦斯的矿井有11对，低瓦斯的矿井有3对，而突出矿井则有1对，同时该矿区现在还有1对建设中的矿井。整个矿区一共有42个采煤工作面，其中高突面有14个，同时有142个掘进工作面，而高瓦斯面达到了32个，在矿区生产的过程当中，有31台运转的主要通风机。

2 对瓦斯抽采系统的简单介绍

整个矿区在对瓦斯进行抽采的时候，通过对多年以来的实际抽采经验进行不断的总结和分析，不断的攻关和研究瓦斯抽采治理的技术，然后再不断的总结抽采实际应用的技术。矿区在对瓦斯进行抽采的时候，根据实际的生产情况，先后不同的采取了顶板瓦斯巷抽采的技术、瓦斯尾巷的抽采技术、对上隅角进行抽采的技术、降段抽采的技术、老塘抽采的技术、高位抽采巷技术、迎面斜交钻孔抽采的技术、开采解放层的抽采技术等一系列的抽采技术。从这个世纪初开始的时候，该矿区的生产企业就曾经在不同的矿井中修建了6处地面集中抽采泵站，采用的都是集中瓦斯抽采泵，对瓦斯的抽采总能量能够有效的达到每分钟888立方米，在不同的井下也总共修建了11处移动的抽采泵站，采用的瓦斯抽采泵都是移动式的。在整个矿区当中，进行预先抽采的地点一共有17处，有14处时在采煤工作面，而剩余的3处则在掘进工作面。

3 对煤矿瓦斯抽采技术的分析

在煤矿生产过程当中，应该要根据矿井中煤层的赋存情况、采掘的布置情况、瓦斯的来源、开采的程序以及实际的地质情况等因素来选择煤矿瓦斯的抽采技术。在我国煤层的主要特点就是煤层具有非常低的透气性、煤层含有非常高的瓦斯量、煤层具有非常严重的突出危险、在对煤层进行开采的时候是采用群开采的方式以及地质条件比较的复杂，这是因为我国的煤层具有这些特点，所以在对煤层瓦斯进行开采的时候应该要以卸压抽采为主，因为本文研究的矿区矿井的数量比较多，所以在对瓦斯进行抽取的时候试验和采用过的技术也比较多，本文则主要介绍几种比较常见的煤炭瓦斯抽采方法。

3.1 在对本层瓦斯进行抽采的时候可以选择采用顺层密集长钻孔抽采技术。在对瓦斯进行区域性的抽采时就可以选择采用顺层密集长钻孔抽采技术，在解决综采面消突问题的时候以及降低工作面瓦斯含量的时候采用顺层密集长钻孔抽采技术非常有效果。采用这种抽采技术在进行钻孔的时候一般都要在80m以上，孔之间的距离应该要保持在3到5m之内，在对瓦斯进行预抽的时候时间可能需要半年以上。

在布置孔的过程当中，基本上都是采用的交叉钻孔或者是斜交孔，这样的话在对瓦斯进行抽采的时候效率就能够得到有效的提高，如果是采用的斜向布孔的方式，那么在对瓦斯进行抽采的时候就能够边采边抽同时进行；如果是采用交叉布孔的话，那么就能够在不增加工作量的情况下，让本层瓦斯的抽采效率得到很好的提升。在该矿区我们就采用顺层交叉钻孔的方式来对突出层的煤矿瓦斯进行抽采，在经过实际的抽采之后可以发现，采用交叉钻孔的方式那么在实际的抽采过程当中就不会出现因为钻孔而出现的堵孔和塌孔等现象对抽采的效果产生影响的情况。采用交叉钻孔的抽采方式和平行钻孔的抽采方式相比较，抽采的效率提高了很多。

3.2 在对本层瓦斯进行抽采的时候还可以选择采用网格式穿层钻孔的抽采方式。采用网格式穿层钻孔的抽采方式能够有效的避免在突出煤层当中打顺层孔时出现的塌孔以及喷孔的现象。在透气性比较低的煤层当中对瓦斯进行预抽有非常大的难度，但是如果在布置钻孔的时候能够比较的合理和科学，而且在进行预抽的时候相关的技术条件也能够得到有效的保证，在这样的情况如果采用网格式穿层钻孔的抽采方式那么就能够很好的达到抽采的期望效果，一般情况下都能够达到30%以上的瓦斯抽采率。现在如果需要对单一松软以及低头比较严重的突出煤层进行防突，那么最有效的一种办法就是采用网格式的穿层钻孔。在采用网格式穿层钻孔的抽采方式时，需要在煤层的顶板打岩巷，这样就可能导致在进行煤矿瓦斯抽采的时候成本比较的高。

3.3 在对邻近煤层的瓦斯进行抽采的时候可以选择采用顶板走向长钻孔的抽采技术。在对那些高瓦斯没有煤柱的采煤工作面进行瓦斯抽采的时候，就需要采用顶板走向长钻孔来抽采临近煤层瓦斯的抽采技术。为了能够去有效的对瓦斯超限的问题进行解决，那么在对迎面定向的水平长钻孔进行布置的时候就选择采用沿着开采层的顶板岩层的走向来进行，这样就能够有效的代替顶板的瓦斯巷，从而来对上邻近层的瓦斯进行抽采。如果和顶板穿层短钻孔瓦斯抽采技术以及顶板岩巷瓦斯抽采技术相比较的话，顶板走向长钻孔的抽采技术不管是在经济方面还是在抽采的效率方面都有非常明显的优势，特别是在对那些连续紧张的矿井瓦斯进行抽采的时候，采用顶板走向长钻孔的抽采技术的话能够更加的突出它的优势。

4 结束语

我国的煤矿瓦斯抽采技术长时间的发展过程当中，一共主要经历了四个阶段，分别是以局部的防突措施为主、进行先抽后采、抽采达标以及区域的防突措施先行。在这个过程当中，形成了比较系统的瓦斯抽采技术和一些相关的基本标准，同时也取得了一系列的成绩。但是在看到这些成绩的同时也应该要注意到现在进行煤矿瓦斯抽采时存在的一些主要问题。随着社会经济的不断发展，在进行煤矿开采的时候使用的技术越来越复杂，而开采的深度也在不断的增加，这样在对瓦斯进行抽采的时候就会面对一些新的技术难点。要想有效的去解决这些技术难点，那么各个煤矿生产企业就应该要在国家的大力支持之下，共同的改革和努力，加强研究煤矿瓦斯抽采的理念基础和不断的对技术进行开发，这样煤矿企业在生产的过程当中安全才能够得到有效的保证。

参考文献：

[1]张浩然.煤矿瓦斯抽采技术研究及应用[D].太原理工大学，2011.

[2]程远平，付建华，俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程学报，2009,02:127-139.

[3]王魁军，张兴华.中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景[J].中国煤层气，2006，01:13-16+39.

[4]廖春奎，梅甫定.中梁山煤矿瓦斯抽采技术及应用[J].河南理工大学学报(自然科学版)，2007，05:493-497+521.

[5]谷丽朋，罗新荣.我国煤矿瓦斯抽采技术的新进展及问题[J].能源技术与管理，2011，01:105-107+171.

[6]尚辉.煤矿瓦斯抽采及计量技术[J].硅谷，2012，11:22-23.

[7]谷宏亮.煤矿瓦斯抽采技术的发展探讨[J].内蒙古煤炭经济，2013，05:17-18.

近距离煤层瓦斯抽采技术研究 篇4

目前, 我国瓦斯抽采取近距离上保护层采场瓦斯的主要来源是下被保护层卸压瓦斯, 其原理是在采动作用的影响下, 使下被保护层瓦斯卸压后, 通过形成的裂隙快速涌入上保护层采场, 这样对上保护层采场会造成一定的威胁。

1瓦斯抽采方法分类及其不足

根据已有的瓦斯抽采方法, 可以具体分为以下几类, 具体如图1所示。

分析这些分类方法, 发现主要有以下三个方面的不足: (1) 有很多方法可以归为一种方法, 比如有些名字不一样, 但是实际上却是同一条巷道, 如走向高抽巷和顶板巷、高位巷等。 (2) 有一些方法的分类存在重复。比如走向高抽巷瓦斯抽采方法, 在某些瓦斯抽采方法的分类中同属于采空区抽采和邻近层瓦斯抽采类。 (3) 瓦斯抽采方法和瓦斯抽采辅助技术的分类欠佳。如水力扩孔技术, 实际上它只是为了提高抽采效率, 并不是一种独立的瓦斯抽采方法该技术。

2近距离煤层群卸压瓦斯抽采方法筛选

目前, 近距离煤层群卸压瓦斯抽采主要有以下几种方法: (1) 顺层钻孔预抽瓦斯方法:其应用的条件为顺层钻孔布置, 此种方法是在巷道进入煤层后, 再沿煤层打钻孔, 抽采本煤层中的瓦斯的方式。 (2) 下保护层上向钻孔抽采被保护层瓦斯方法:应用条件为下保护层开采应该不影响上部煤层开采的条件。 (3) 浅孔抽采工作面瓦斯方法:应用条件为浅孔抽采是在工作面沿走向方向打沿层钻孔抽采工作面卸压煤层的瓦斯。 (4) 倾向高抽巷瓦斯抽采方法:应用条件是采空区瓦斯浓度高或者临近层卸压向采空区涌出量大时, 工作面瓦斯含量高, 该方法能够有效地解决工作面和采空区的瓦斯问题。 (5) 走向高抽巷瓦斯抽采方法, 应用条件是采空区瓦斯浓度高或者临近层卸压向采空区涌出量大时, 该方法可以贯穿整个工作面的开采, 抽采效果好。

3近距离突出煤层群立体瓦斯抽采技术

近距离突出煤层群立体瓦斯抽采技术以上保护层开采为主体, 采前、采中和采后一体化立体瓦斯抽采技术, 如图2所示。

该立体瓦斯抽采技术施工的流程如下: (1) 在地面钻井的配合下, 从5号煤层底抽巷向保护层掘进区域施工穿层预抽钻孔。 (2) 从回风巷和运输巷向回采区域施工顺层钻孔, 以消除工作面突出的危险。 (3) 保护层回采工作时, 是通过底抽巷的补充钻孔和地面钻井抽采来卸压瓦斯, 以保障保护层工作面的安全开采。

4瓦斯抽采

瓦斯抽采工程布置如图3所示。

工程实施后, 可以减轻工作面风排瓦斯的负担, 保证工作面及回风巷瓦斯浓度不超限, 以达到提高工作面的生产能力。

结束语

通过矿井瓦斯综合治理相关制度建设以及先进技术的应用实施, 会带动了企业技术、经济等各项管理工作再上新台阶, 实现了矿区持续稳定安全发展。

随着技术的不断研究, 近距离煤层瓦斯抽采技术会不断提高, 瓦斯综合利用的深度和广度也会得到不断地扩大。相信, 通过不断努力, 煤矿的瓦斯问题会得到很好地解决, 并实现煤矿的安全生产。

参考文献

[1]潘立友, 黄寿卿, 陈理强, 等.近距离煤层群高瓦斯工作面瓦斯立体抽放模型的建立和应用[J].煤炭学报, 2012, 37 (9) :1460-1465.

瓦斯抽采应用技术 篇5

一、情况说明：

薛家岭瓦斯抽采系统因运行时间较长，管路内积尘较多，影响薛家岭瓦斯抽采泵站正常抽采。需对薛家岭瓦斯泵站内抽采主管进行清淤作业。作业施工期间安全特制定本安全技术措施

二、管路铺设要求：

1、管路铺设在巷道右帮紧贴风筒处，管路吊挂距顶板300mm。

2、管路在3310回风巷口加孔板流量计阀门然后经回风口接入三采回风巷内的两趟主管路并在接口处连接阀门。

3、管路在铺设过程中每隔6米连接一个三通并在三通处连接快速碟阀，每个接口处必须加密封垫螺丝拧紧以防止管路跑风漏气。

瓦斯抽采应用技术 篇6

摘要：通过对高瓦斯突出综采工作面瓦斯综合防治的研究，确定了采空区瓦斯积聚自然分布梯度及抽放负压所产生的技术参数，对全矿井的瓦斯综合治理工作，具有很强的适用性和指导意义。

关键词：瓦斯抽放瓦斯分布梯度采空区抽放负压

1概况

十矿戊90-20210采面位于-320水平戊组中区下山东翼第五阶段，采面西靠中区轨道及运输机下山，东至东区戊组轨道下山，南邻已回采的戊90-20190采面，北部为戊组三水平开拓工程，尚未开采。

为预防瓦斯积聚超限，主要采取的技术措施有以下几个方面：

①偏外巷风排瓦斯和中区泵站抽放，抽放流量为120m3/min，纯量为5～8m3/min，偏外巷风量为600m3/min，瓦斯浓度2%。②采面动压浅孔抽放。非生产班施工浅孔，孔深24米，Ф89mm，间距每1.5m一个，每循环允许进4米，每一架一个和本煤层抽放管路并网，抽放流量为50m3/min，纯量为5m3/min。③上隅角辅助抽放，利用中区抽放泵站2BEC-42型抽放泵进行抽放，抽放流量为100m3/min，纯量为3m3/min。④工作面采用轨道下山、运输机下山两路进风，采面风量达1600m3/min以上。⑤严格坚持上封下堵和突出危险工作面“四位一体”防突措施。先进行突出危险性预测，每15m布置1个预测孔，孔深8m，孔径42mm，每次预测循环允许进尺不超过2.5m，两次预测总进尺不超过4m。⑥采面安装有矿压在线监测设备，综采一队坚持每天收集矿压显现数据，分析矿压活动规律。⑦为保证该面的安全生产，坚持以风定产，每月根据实际情况安排生产计划，回风流瓦斯浓度控制在0.6%～0.8%。

防冲击地压措施：①技术措施。a采面内实施中孔松动卸压诱导爆破，孔深15m，每孔装药量为12卷（330g/卷）；b在距工作面10m范围内利用风巷本煤层抽放钻孔进行深孔注水；c及时拆卸机风巷超前段锚杆、锚索。②安全防护：松动爆破时工作面停电、撤人、设置警戒，生产期间出现闷雷或煤炮声音时暂撤人，建立完善的防突异常信息搜集及应急处理机制。③组织措施：调整工作面劳动组织，减少工作面定员人数。

通过以上安全技术措施与防突、防冲措施，采面回采期在2009年6月4日前未发生因瓦斯原因影响生产现象。

2对采空区漏风形式和瓦斯积聚梯度区域的研究

2.1瓦斯治理简介。采面回采后期，由于采动空间变化，采煤工作面漏风通道也发生变化，瓦斯涌出地点和涌出浓度形式同时改变，经研究采用偏“Y”巷通风小川封闭形成的抽采巷及上隅角联合抽放技术，利用中区泵站两套2BEC-42型水环式真空泵，流量均为100-110m3/min，抽放管用12吋、8吋铁管，一套为采面上隅角和采面本煤层浅孔抽放，一套为采面偏“Y”巷通风小川封闭后形成的抽采巷抽放，如图。

2.2戊90-20210采面上隅角及采空区瓦斯情况分部：戊90-20210采面直接顶初次垮落步距10～20m，老顶周期垮落步距20～25m，在工作面推进10m范围内，在采面上隅角及回风巷风流中瓦斯未发生超过规定现象。

初期的上隅角单套抽放管抽放，在采面推进5m即开始抽放，而通过对偏“Y”巷内预留10m抽放管内抽放气体浓度观测分析，采面推进30m处时，偏“Y”巷抽放管瓦斯浓度1.5%，并逐渐增高，采面推进60m范围内，抽放瓦斯浓度由1.5%匀速上升为3.5%，当采面推进到80m～100m时，抽放瓦斯浓度基本在5～8%左右，当采面推进超过100m以后，抽放管路内瓦斯浓度稳定在6%左右，其变化曲线如图。

通过以上数据及回采工作面推进距离与抽放浓度曲线图分析可以判断，戊90-20210采面采空区距工作面中心10m范围内为瓦斯积聚低浓度区域，距采面10～40m采空区为高浓度瓦斯积聚区，为瓦斯抽放效率区。

2.3采空区瓦斯积聚区域分析：预计戊90-20210采面采空区顶板垮落高度15.3m，采空区瓦斯积聚范围及其采空区漏风量300m3/min分析计算，在该工作面采空区10m～40m范围内为高浓度瓦斯积聚。

2.4采面抽放系统抽放浓度判断瓦斯积聚区域的分析研究。戊90-20210采面由于采用瓦斯抽放技术，有效降低了采空区向采面风巷的瓦斯涌出量，采面上隅角瓦斯浓度在正常情况下与采面切眼机尾瓦斯浓度相当接近。

3抽采工作面瓦斯治理技术的应用分析

3.1通过对戊90-20210采面上隅角及偏“Y”巷预留采空区抽放管内瓦斯浓度的检查，6月4日抽放瓦斯浓度上隅角及偏“Y”巷分别降低到2.0%、2.8%，采面回风流瓦斯浓度0.92%，临近超限，为及时解决戊90-20210采面瓦斯增大现象，矿领导及时决策，加强采面上顺槽三角煤区域顶板控制，加快采面回采速度，尽快通过顶板破碎区，通风部门及时对偏“Y”巷通风小川使用方式进行调整，封闭小川以里增大抽放管路负压，降低采空区漏风，提高瓦斯抽放浓度，同时降低了回风流瓦斯浓度。

3.2对采空区抽放浓度变化情况与抽放压力影响的研究。①6月5日八点班在采面上顺槽三角煤顶板破碎处装填黄土封堵瓦斯涌出通道，并预留插管进行抽放，以达到阻止高浓度瓦斯涌出进一步扩大，影响采面三角煤区域以及回风流瓦斯浓度。②6月5日四点班通风部门通过理论研究决定采用改变通风小川使用方法，降低偏“Y”巷漏风量，增加上隅角10m范围内采空区抽放负压，这种改变使抽放管路瓦斯抽放浓度有了显著提高，直接降低采空区高浓度瓦斯涌出源头。③6月6日经矿领导研究决定，采面进行快速推进，采煤机迅速过机尾，降低采面上出口10米范围内采煤高度，加强上顺槽三角煤区域顶板控制。④在割煤期间，在采面严格执行上封下堵措施，下隅角封堵后悬挂挡风帘，长度不低于20m。⑤防突队加大抽放管路巡查力度，及时查找处理抽放管路的跑风、漏气问题，确保瓦斯抽放浓度在可控范围。⑥采面生产期间，各级安保人员及措施要到位，严防瓦斯超浓度生产。

通过各项措施的实施与落实，使戊90-20210采面瓦斯情况没有影响到采煤工作面的正规循环作业。

4经济效益分析与评价

戊90-20210工作面2009年6～7月份出煤约10.1万吨，根据戊组煤的售价，2009年平均价为480元/吨，成本为350元/吨。

总价值=总产量×售价-总产量×成本价=1313万元。

5结论

通过对顶板事故造成封闭空间形成漏风通道，进而使抽放效果降低，漏风通道瓦斯涌出浓度增大情况的分析、处理、研究，我们确定了戊组煤层的回采时的通风和抽放新技术应用，下一步我们对戊9-20180瓦斯抽放采煤工作面将抽采巷封闭只抽瓦斯，不通风的瓦斯治理模式进行研究，以确定该成果的适用性。

参考文献：

[1]潘竞俊，王殿勋，李建功.瓦斯尾巷抽采工作面防灭火技术研究与应用[J].中州煤炭，2008（08）.

[2]钱其耀，李永占，黄超慧，米战.大倾角梯形综采工作面对接研究及应用[J].中州煤炭，2008（08）.

[3]冯增朝.低渗透煤层瓦斯抽放理论与应用研究[D].太原理工大学，2005（04）.

矿井瓦斯高效抽采技术管理探究 篇7

一些煤矿企业特别是瓦斯抽采起步较早的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井在瓦斯抽采技术上存在一定缺陷, 导致在抽采过程中抽采效果差, 抽采效率低, 不但没有“变废为宝”, 反而因为瓦斯抽采技术管理不到位引发生产安全事故。而今随着煤炭煤层气工业的发展, 通过对抽采技术采取一系列管理措施, 部分高突矿井瓦斯抽采效益凸显, 不仅杜绝了事故, 且提高了经济效益和社会效益。

1 矿井瓦斯抽采的必要性

1.1 瓦斯对煤炭生产造成威胁

矿井瓦斯事故对煤矿安全开采造成了严重威胁并制约着中国煤炭工业健康发展。以CH4等轻烃为主的煤矿瓦斯, 遇火极易发生燃烧爆炸。瓦斯爆炸造成的冲击波会摧毁通风系统, 造成火灾, 伴随产生大量CO气体使大批现场作业人员中毒窒息死亡。因此不论是高瓦斯矿井减少瓦斯涌向作业地点, 还是煤与瓦斯突出矿井降低煤层瓦斯含量、瓦斯压力防治瓦斯突出, 瓦斯抽采都不失为治本之策, 应作为煤矿“一通三防”之重中之重加以实施。

1.2 瓦斯是清洁能源

瓦斯是煤炭的伴生产物, 是大自然留给人类的比煤﹑石油更加清洁的能源。瓦斯可作为人们日常生活中所需燃料, 现有技术进步使得低浓度瓦斯可用来发电, 用来生产CH2O等工业原料, 可给煤炭企业贡献相当可观的经济效益[1]。但一些煤炭企业只注重于煤炭产出, 瓦斯抽采只限于抽采达标甚至未达标违法生产, 由于瓦斯抽采管理差, 瓦斯抽出量少, 浓度低于30%, 利用渠道有限, 绝大多数排入大气, 实际造成极大的资源浪费。

1.3 瓦斯排放造成环境污染

CH4本身就是一种温室气体, 其产生的温室效应是CO2的20倍。由哥本哈根会议可看出各国逐步将低碳经济作为发展策略, 而中国以前的瓦斯排放显然不符合低碳要求。通过瓦斯高效抽采技术的应用, 大部分瓦斯会被集中起来统一利用, 大幅减少风排量, 减少环境污染, 适应当前最严格的环保要求。

2 中国煤矿瓦斯高效抽采技术的发展状况

中国煤矿瓦斯高效抽采技术主要体现为下列四种情况。

2.1 低透气性煤层瓦斯抽采

在煤层透气性较差的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井, 过去由于抽采技术滞后, 直接布孔抽采瓦斯技术使得瓦斯抽采工程量过大, 瓦斯抽采需要的时间过长, 抽出的瓦斯量与煤层瓦斯含量比值过小, 抽放效果差还严重制约了煤矿安全生产[2]。之后, 中国试验研究了多种增透技术如水力割缝技术﹑水力压裂增透技术﹑深孔预裂控制爆破技术﹑网格式穿层钻孔技术等。通过这些新技术来提高煤层透气性, 降低了煤层突出危险性。

2.2 高透气性煤层瓦斯抽采

瓦斯抽采在中国抚顺高透气性特厚煤层中首次使用就取得很好效果。这与抽采煤层本身性质有至关重要的关系, 由于煤层的高透气性, 抽采钻孔有效半径明显增加, 抽采达标所需抽采时间明显减少, 抽采后煤层残余瓦斯含量和采掘过程中涌入作业空间的瓦斯量明显较少, 作业环境得到了明显改善, 煤炭生产安全系数明显加大。

2.3 邻近层卸压瓦斯抽采

邻近层卸压瓦斯抽采在山西阳泉首次使用。从相邻煤层向主采煤层施工大直径抽采钻孔, 钻孔终孔直达采掘工作面采动影响范围, 受采动影响, 在采掘面附近形成大量裂隙通道, 为瓦斯从煤层中顺抽采压差进入抽采钻孔、抽放管路提供了便利。邻近层卸压瓦斯抽采的优点是抽采钻孔利用率高, 工作面抽采率高, 可有效解决回采工作面上隅角瓦斯问题。此后, 邻近层卸压瓦斯抽采技术在拥有邻近层抽采条件的矿区被推广应用[3]。

3 矿井瓦斯高效抽采技术的管理

3.1 系统控制管理方面

煤矿应根据国家瓦斯抽采利用相关政策规定做好瓦斯抽采规划、抽采设计, 制定抽采计划、瓦斯抽采利用管理制度、操作规程。要严格按照设计组织实施瓦斯抽采工程, 认真组织对瓦斯抽采相关技术报告、安全措施的审核认定, 和对抽采工程质量的验收评定。定期对井上下抽放设施如抽放管网、阀门、防水除渣装置、计量装置进行检查维护, 及时掌握各区域瓦斯抽放参数情况并根据参数变化及时作出调整。将瓦斯抽采系统纳入安全监控系统管理范畴, 在各钻场、抽采单元、抽放主干支管、抽放泵站设传感器, 对各地点抽放浓度、流量、压力等参数进行实时监控, 及时发现抽放系统异常情况进行处置[4]。煤矿应鼓励职工在提高瓦斯抽采利用方面的发明创造, 相关领导应定期组织对瓦斯抽采利用实测和监控实时数据的研究分析, 提出进一步提高瓦斯抽采利用效果的意见建议, 煤炭企业还应加大和专业科研院校在瓦斯抽放利用方面的合作, 不断补充完善本矿井瓦斯高效抽采利用技术管理体系, 提升瓦斯抽采利用管理水平。

3.2 工艺流程管理方面

实施瓦斯抽采工程时, 根据实践, 认为应着重做好以下工作:

a) 确保钻孔孔口压力达到预抽瓦斯钻孔不低于13k Pa、卸压瓦斯钻孔不低于5 k Pa的规定, 这就需在施工钻孔时严格掌握施钻倾斜角, 使钻孔涌水能自行及时排出, 钻场支管布置高度不能高出孔口过大, 防止接抽管积水人为增加抽放阻力, 煤层含水量较大的, 应在抽放钻孔接抽处设置放水器, 及时排出孔内积水, 应避免将钻孔布置在软分层防止塌孔, 煤层坚固性系数较低的范围布置抽放钻孔还应安装钻孔管防止钻孔塌孔[5];

b) 选用正确的封孔方法, 应根据顶帮压力显现程度、煤层软硬程度、地质构造情况、钻孔服务年限和功能选用封孔器封孔、聚氨酯封孔、黄泥封孔、水泥砂浆封孔等;

c) 充分利用采动影响形成的裂隙进行卸压抽放, 采煤工作面上隅角高位钻孔终孔位置应延伸到空区裂隙带, 两顺槽预抽钻孔一般在距离开切眼5 m~10 m处抽放效果明显, 在相邻工作面回采后形成的应力集中范围布置钻孔抽放效果也会显著增强。

4 结语

通过对矿井瓦斯高效抽采技术管理的研究, 对矿井瓦斯抽采及其功用有了更为深刻的认知。加强对瓦斯高效抽采技术的管理不仅能提高矿井瓦斯抽采率, 为煤炭生产提供安全保障, 还能提高能源利用率、降低对环境的污染, 提高企业经济效益, 顺应了环境与经济共同发展的时代潮流, 促进了煤炭工业安全、和谐、可持续健康发展。

摘要：随着煤矿开采强度和开采深度的增加, 煤炭生产中由瓦斯引起的特大生产安全事故﹑瓦斯直接排放对环境造成污染等问题随之显现。因此, 加大对矿井瓦斯高效抽采技术的管理力度显得尤为重要。对矿井瓦斯高效抽采技术的管理进行了探究分析, 供实际生产中的瓦斯抽采管理参考。

关键词：瓦斯,抽采,技术,管理

参考文献

[1]翟成, 林柏泉, 王力.我国煤矿井下煤层气抽采利用现状及问题[J].天然气工业, 2008, 13 (27) :33-34.

[2]赵军.湖南省煤矿瓦斯抽采现状与政治对策[J].江西煤炭科技, 2009, 31 (14) :22-23.

[3]张恒文.瓦斯综合抽采技术的应用[J].煤炭科学技术, 2010, 12 (54) :55-57.

[4]史荣华, 张吉林.矿井瓦斯涌出特征预警技术及应用[J].煤炭科学技术, 2013, 41 (30) :70-71.

递进式瓦斯抽采技术的研究及应用 篇8

在高瓦斯矿井, 瓦斯是威胁矿井安全的主要因素, “先抽后采”已经成为煤矿解决瓦斯隐患的共识。在实际生产过程中, 需要根据矿井的地质条件、瓦斯赋存状况、井巷布置方式等因素选择不同的瓦斯抽采技术, 而且需要较长的抽采时间来保证抽采效果;抽采瓦斯与高效快速开采形成了一对相互制约的矛盾, 特别是在掘进工作面采用边抽边掘的方式时, 抽采瓦斯不能保证快速掘进, 也就不能保证正常的采、掘衔接。笔者经过多年的实践探索认识到, 采用递进式瓦斯抽采技术, 是解决抽、掘、采矛盾, 保证抽掘采正常衔接的有效方法。以下重点论述递进式瓦斯抽采技术的应用方法及效果。

1 递进式瓦斯抽采技术

递进式瓦斯抽采技术就是在掘进多条巷道布置的回采工作面时, 在外侧巷道内提前向下一个邻近工作面施工长钻孔, 其长度能覆盖下一个工作面两侧的巷道条带, 在掘进本工作面期间就提前对下一个工作面的掘采区域进行抽采, 保证下一个工作面有1~3 a的抽采时间;下一个工作面的巷道掘进在已抽采1~3 a的条带内进行, 回采工作面瓦斯含量也降到了较低水平, 如此递进式向前推进, 保证抽、掘、采的正常接替, 如图1所示。

根据钻机的类型, 可使用2种方法进行递进式模块抽采。

1) 大功率钻机递进式模块瓦斯抽采。

在采面的外侧巷道掘进期间, 每隔5~10 m使用国产大功率钻机向相邻采面布置施工长钻孔, 钻孔基本垂直巷道布置, 长度不小于300 m, 抽采范围覆盖相邻采面及其巷道, 对下一个采面及其巷道的本煤层瓦斯进行长时间预抽, 从而使抽采区域内的瓦斯降到可控的范围内进行回采。

2) 千米钻机递进式瓦斯抽采。

千米钻机采用孔底马达定向钻进技术, 可实现钻孔定向钻进, 能够保证钻孔打到指定位置, 并探明地质构造, 做到长距离钻进。通过开钻孔分支能增加抽采钻孔有效长度, 提高抽采效果。钻孔的精确定位可以使钻孔轨迹沿巷道方向前进, 提高钻孔的针对性, 大幅度减少钻孔工程量。千米钻机的使用可以大大提高递进式模块抽采的效率。递进式抽采模块覆盖范围可达到500~600 m, 包含2个工作面 (如图2所示) , 从而为大范围区域消突和快速掘进创造条件。长钻孔抽采减少了封联孔环节, 可提高抽采浓度和抽采系统效率。

2 递进式瓦斯抽采模式的适用条件和关键技术

递进式瓦斯抽采模式适用于煤层稳定、倾角较小、透气性较好的宜施工长钻孔的硬煤层。回采工作面采用多巷通风方式, 施工钻孔和采掘工作互不干涉, 可确保模块抽采的时间和空间。在巷道掘进期间, 向相邻采面布置区域施工长钻孔, 进行长时间抽采, 从而为巷道快速掘进和工作面安全回采创造条件, 并在此基础上实现回采面、预抽模块的循环、递进式推进以及回采煤量和抽采煤量的良性接替。抽采模块的布置、盘区巷道的延伸和工作面设计应充分考虑千米钻机的使用条件, 实现盘区巷道四巷或五巷布置, 使抽采区域能够稳定长期地发挥作用。以后随着盘区巷道延伸要逐步延伸抽采区域, 待煤层瓦斯含量降至安全范围后 (小于8 m3/t) , 在抽采的有效区域内布置工作面进行回采。

在布置递进式抽采时要注意以下几点:

1) 采用千米钻机钻场施工扇形定向钻孔, 与普通钻机施工平行钻孔相结合的方式布置抽采模块, 每个钻场根据工作面不同情况及地质条件施工, 钻孔方向尽量与煤层主裂隙方向垂直或斜交, 钻孔终孔位置距下一个综采工作面最边界巷道外30 m, 在千米钻机定向钻孔不能覆盖的空白处, 施工普通钻孔作为补充, 达到超前均匀抽采效果。

2) 钻孔应尽量在硬煤层中施工, 开孔高度大于1.5 m, 钻孔设计偏角率每6 m不大于1.5°, 开孔方位角与终孔方位角夹角小于30 °。

3) 定向钻孔根据抽采时间长短和煤体透气性等情况, 施工不同的长距离钻孔分支, 一般每个钻孔施工的主分支数量为1~3个, 钻孔孔底间距8~15 m。

4) 定向钻孔在施工中每80~100 m施工1个探顶分支, 每100 m施工1个探底分支, 使其充分覆盖煤层, 达到更好的抽采效果。

5) 巷道在掘进过程中可能会掘断抽采钻孔, 割断钻孔后应立即进行现场封堵或重新封联孔抽采;钻孔呈负压且无瓦斯涌出的要进行封堵, 否则必须重新封孔联入抽采, 防止孔内瓦斯瞬间涌出造成掘进工作面瓦斯超限。

6) 递进式抽采模块, 尽可能形成自下而上的接替顺序, 使钻孔保持上行孔施工和抽采。

3 递进式瓦斯抽采模式的应用实例

寺河矿从2007年起开始实施递进式瓦斯抽采模式, 大大提高了掘进效率。

如图3所示, 该矿在4301工作面回采过程中, 利用工作面外侧巷道43014巷向相邻的4302工作面施工千米钻场5个, 总工程量73 921 m;在4302工作面43023巷道一侧分支孔间距为12~15 m, 钻孔终孔长度超出4302工作面巷道20~30 m, 抽采1 a, 抽采纯瓦斯量1 231万m3, 瓦斯抽采率达40%。

实施效果:工作面煤层瓦斯含量大幅降低, 瓦斯超限次数明显下降。根据寺河矿东井区3号煤层瓦斯地质图显示, 4302工作面吨煤瓦斯原始含量为9~13 m3/t, 掘进过程中实测抽采后煤层瓦斯含量为7.8 m3/t, 煤层瓦斯含量大大降低, 满足抽采指标要求。43023巷在未抽采区域掘进时曾造成5次瓦斯超限, 而在抽采区域掘进时没有出现过1次瓦斯超限现象。在未进行递进式抽采的504 m巷道掘进时, 预测防突指标K1值超标5次;而在递进式抽采1 a后的1 800多m巷道掘进时, 未出现K1值超标现象。矿井连采三队在未抽采区域掘进时平均月进度仅为300 m, 在抽采1 a以后的43023巷掘进时, 瓦斯涌出量明显降低, 平均月掘进进度达620 m, 单进水平翻了一翻。

4 结语

1) 实行递进式瓦斯抽采模式以后, 由于有抽采时间的保证, 抽采区域内的煤层瓦斯含量降到了安全范围内 (煤层瓦斯含量降至8 m3/t, 瓦斯压力降至0.74 MPa以下) , 瓦斯含量及涌出量明显降低, 减少了采掘面配风量, 变局部防突为区域消突, 消除了瓦斯隐患, 提高了矿井安全可靠程度。

2) 递进式瓦斯抽采要做到长封孔严密。经过一定时间的抽采, 达到抽采效果后, 可为巷道快速掘进创造条件, 做到巷道掘进瓦斯不超限, 单进翻一翻, 回采工作面递进式高效回采, 平均日产量达到2万t以上, 实现了瓦斯预抽与掘进、回采良性衔接。

3) 由于目前国产钻机钻孔施工轨迹不易掌握, 终孔位置不确定, 故优先使用千米钻机进行递进式模块抽采。千米钻机采用孔底马达定向钻进技术, 可实现钻孔有选择性钻进, 在钻孔遇到地质构造时, 可通过开分支绕过构造, 施工到设计位置, 进行有针对性的抽采, 这样既可减少钻孔工程量, 又可准确掌握地质构造位置。

4) 递进式瓦斯抽采技术, 主要在时间上和空间上提前解决巷道掘进和回采工作面的瓦斯问题, 提高掘进、回采效率, 在透气性较好的硬煤层中, 具有较大的推广价值和应用前景。

低透气性煤层瓦斯抽采技术与应用 篇9

1 煤层透气性的测定

煤层的透气性是指在煤层的不同方位之间存在着压力差, 在压力差的驱动下瓦斯流动的状态和难易程度, 以透气性系数加以衡量。钻孔径向流量法是测定煤层透气性系数的方法之一, 其实用性强、测定结果准确、受煤层条件限制程度低, 因此目前在我国多数矿区被推广应用。用此方法测定出的煤层的透气性系数可以用来评价瓦斯抽采的可能性大小。在压力差为二次方兆帕时, 每日流过一平方米煤截面的瓦斯量小于10平方米时表明瓦斯抽采的可能性较大, 如果小于0.1平方米时表示煤层透气性特别差, 瓦斯难以抽采。

2 低透气性煤层瓦斯抽采的技术难点和着眼点

瓦斯爆炸、瓦斯燃烧、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息是影响煤矿安全生产的主要事故类型。煤层瓦斯抽采技术就是在煤层中的瓦斯聚集区域打钻, 使钻孔连入专用管路, 通过专用设备将瓦斯抽采至地面, 达到降低瓦斯涌出量和聚集浓度, 防范和遏止特大瓦斯事故的目的。同时, 通过瓦斯的大量抽放, 也可变害为利, 使瓦斯这种不可再生资源服务于人类。因此低透气性煤矿层, 尤其是松软型低透气性煤层的瓦斯抽采, 对技术水平和设备的精密度的要求非常高。这种地质结构决定了煤层坚固性差, 钻孔难以成型, 即便打出的钻孔符合要求, 在抽放过程中也很容易发生塌孔和喷孔现象。同时, 由于煤层透气性低, 瓦斯流动性差, 往往使抽采出的瓦斯浓度低, 效果不好。

因此, 对松软型低透气性煤层瓦斯进行抽采时关键要解决两方面的技术难点: (1) 钻孔设计时要着重考虑地质特征, 适量增加钻孔的数量和抽放的时间, 这样可以增加钻孔钻进煤层的深度和防范单个钻孔塌孔的现象。 (2) 从技术手段上增加煤层的透气性, 提高瓦斯抽采的数量和浓度, 这是低透气性煤层瓦斯抽采中应着重研究的因素。

3 低透气性煤层瓦斯抽采技术与应用

煤矿瓦斯抽采技术在我国已经多年的探索和研究, 随着抽采技术的发展和提高, 其实用性和针对性越来越强, 但对于低透气性煤层瓦斯的抽采仍是我们应深入研究的技术难题。

3.1 水力钻孔增透技术

这种技术较为适用于类似于九里山矿这样的突出煤层。水力钻孔增透技术就是通过高压水流的冲刷、钻头的切割和抽放时间的延长, 水力掏槽孔的尺寸不断增大, 孔道周边的煤体、煤层、裂隙等发生位移、卸压、膨胀等物理变化, 通过一连串的相互作用, 提高煤层的透气性, 增加瓦斯的渗透率, 促进瓦斯的排放和抽取效率。在具体实施时应重点考虑以下几个因素: (1) 对抽巷抽采的设计; (2) 选用钻孔尺寸、钻孔的间距; (3) 水利冲孔设备的选择; (4) 钻孔倾角的合理测定; (5) 确定合理的水压; (6) 冲孔时钻头上喷嘴型号的选定; (7) 冲孔孔洞的孔径测算; (8) 对瓦斯抽采的浓度、流量及影响因素进行合理预测和分析。以上这些都是影响出煤量和瓦斯抽采效果的关键因素。水力钻孔技术安全性高、效果明显、应用性强, 通过改变突出煤层的自然属性, 治理煤与瓦斯的突出问题, 提高瓦斯的抽采效率, 减少了工作区内的渣粒浓度, 改善了工作环境。

3.2 深孔控制预裂爆破增透技术

这种技术要运用到炸药爆破技术, 施工较为麻烦, 装药、爆破工艺较复杂。它是利用因炸药爆炸而产生的强冲击波和高压气体在控制孔内的共同作用, 使煤体变形, 在爆炸的不同区域发生不同程度的破坏, 产生相互贯通的裂隙网, 并在受力的连环作用下裂隙范围不断扩大, 从而使煤矿层的透气性增加。这种方法的优势就是作用范围大, 卸压增透效果明显。

3.3 高压水力割缝技术

这种技术利用了高压水流的脉冲特性, 对钻孔内部进行切割, 以抽放孔为中心, 减小煤层内部的压力。同时随着切缝的扩大和裂缝的形成瓦斯大量涌出, 促使整块煤体区域快速卸压, 提高煤矿层的通透性。在实施过程中要用到高压乳化泵、高压脉冲水射流密封钻杆等专用设备, 可快速高效地实现对瓦斯的抽采。煤矿开采生产中瓦斯灾害是安全生产的主要因素之一, 开采深度的增加使传统瓦斯抽采技术的效果将大打折扣, 因此采用合理的瓦斯抽采技术, 保障煤矿安全生产, 为低透气性煤层瓦斯抽采提供技术指导, 解决矿区实际问题。

参考文献

[1]周军民.水力压裂增透技术在突出煤层中的试验[J].中国煤层气, 2009, 6 (3) :34-39.

[2]陈静, 王继仁, 贾宝山.低透气性煤层瓦斯抽采技术与应用[J].煤炭技术, 2009, 28 (3) :70-72.

[3]蔡峰.高瓦斯低透气性煤层钻孔预裂爆破强化增透效应研究[D].淮南:安徽理工大学, 2008.

综放采空区瓦斯抽采技术分析 篇10

如今, 在厚煤层开采过程中, 主要采用的是综采放顶煤技术, 该技术有利于提升煤矿企业的整体生产效率。但由于矿井中的瓦斯含量较高, 直接威胁着企业的安全生产。特别是在采空区, 其瓦斯涌出量最高可达到总涌出量的1/2。并且, 在回采阶段, 采空区是由碎石与残煤所填充的, 因此, 其投入性相对较大, 这就使得围岩中瓦斯逐步向采空区涌入。在通风情况下, 极易造成采空区瓦斯量超限, 直接威胁着煤矿企业的安全生产。

1 综放采空区瓦斯抽采技术的现状

现阶段, 国内外科研人员将工作的重点放在综放采空区瓦斯的抽采上, 并且这也引起了全设备煤矿大国的重视与关注。例如:法国的煤矿企业在利用压风引射器引排综放面的瓦斯, 而对于诸如德国、日本等国家, 都是利用气动风机把所积聚的瓦斯予以吹散。在治理瓦斯超限上, 以上方法均取得了一定成效, 但这并不是治理瓦斯蔓延最有效的方法。而面对上述这一情况, 美国等国家结合自身煤矿资源的分布, 找出一套适合采空区瓦斯抽采的方法, 确保了煤矿企业的安全、稳定生产。并且, 通过实践证实, 采空区瓦斯抽采量约是瓦斯总抽采量的1/3。因此, 若将采空区瓦斯抽采干净, 既可促进企业的安全生产, 又满足瓦斯利用的需求。

然而, 在我国也高度重视对煤层采空区瓦斯抽采技术的探究。例如, 在“七五”、“十五”期间等, 把“采空瓦斯抽放技术”、“瓦斯自动控制安全抽排技术研究”等列为科技攻关项目, 把瓦斯抽采作为重点研究工作。

除此之外, 为确保煤矿企业的安全生产, 对瓦斯浓度控制提出了较高的要求。其中, 上隅角的瓦斯浓度应控制在1%以下。但是, 对于煤矿开采而言, 其地势条件相对复杂, 且透气性差、瓦斯吸附能力强的特征, 利用传统的采空区抽采技术并不能满足煤矿企业采空区瓦斯抽采的要求。所以, 针对当前发展情况, 作者提出了综放采空区瓦斯抽采技术。并且对钻孔设置进行了合理规划, 且选择最科学的参数。希望通过本文的探究, 能够为读者及同行提供更多有价值的参考和借鉴, 减少煤矿企业瓦斯爆炸事故的发生。并为构建社会主义和谐社会打下牢固基础。

2 采空区瓦斯涌出的研究

3.1 瓦斯来源

在采场范围之内, 所有的瓦斯涌出之处均统称为瓦斯涌出源。并且, 在采空区范围内, 不仅涌出源多, 而且涌出量的差异也是比较大的。通常情况下, 采空区瓦斯主要来自本煤层与周围煤层, 其主要由下列三方面构成:

1) 落煤层。在正式开采之前, 煤层均处于完整的状态下, 而受到采动作用的影响, 将煤体中的瓦斯予以解析, 进而便增加了瓦斯涌出量。通过分析可知:采落煤块瓦斯涌出强度和时间有着紧密的关联。换言之, 瓦斯的涌出量随时间的增加而逐渐减少。而在采落与运输煤壁上的煤时, 富含的瓦斯也就随之释放到风流中。由于煤块大小不同, 因此, 瓦斯散发速度也并不完全相同。当煤块较小时, 瓦斯散发速度较大, 相反散发速度会偏小。

2) 煤壁。而随着开采工作的进行, 暴露出新煤壁。在承受矿山与瓦斯的双重压力作用下, 使得煤壁周围的煤体处在卸压区。所以, 会进一步增大煤体的透气性, 有助于瓦斯的解析。同时, 因煤层内的瓦斯压力比煤壁瓦斯压力大得多, 此时瓦斯会沿着卸压区裂缝向工作面涌进。

3) 采空区。在采空区范围内, 瓦斯涌出涉及到三大部分:围岩、采空区遗煤、周围煤层。在受采动作用下, 使得采场煤层与岩层出现变形甚至是垮落, 从而大大降低了瓦斯压力, 有时我们也称之为卸压。在这样的环境下, 上述三部分产生的瓦斯全部涌入采空区中。同时, 受通风的影响, 会推动瓦斯涌向工作面。

3.2 采空区漏风

从整体上分析, 采场是一个相对复杂的空间, 并且内部有多种流体在运动。我们可将采场划分成两大部分, 包含通风区与漏风区。前者指的是采煤的空间;而后者指的是包含一些填充物及垮落的矸石等的采空区。由于采空区及工作面的通风性较好, 因此当有风流流过时, 势必会将其中一部分风流流进采空区, 而此部分风流即称之为采空区漏风。并且, 经过验证可知:漏风大小和工作断面大小及风流流速、方向等联系十分紧密。可以说, 断面越小, 其漏风程度越大。事实上, 采空区瓦斯的涌出是由于采空区漏风而引起的。因此, 只有进行深入的探究和分析, 运用合理的调风技术, 才可有效控制采空区漏风。这已成为治理采空区瓦斯的一个重要环节。

4 综放采空区抽采钻孔的设计探究

4.1 抽采部位

当完成采煤工作面的回采工作后, 使得采空区岩层在垂直方向上产生了三个带, 即垮落带、断裂带以及弯曲下沉带;同时, 在水平面上, 也出现了三个区, 即自然堆积区、载荷区、压实区。其中, 位于自然堆积区的垮落带与断裂带中, 堆积了大量的瓦斯, 加之, 此区域的透气性良好, 因此, 抽采瓦斯的最佳部位即是垮落带、断裂带。

4.2 钻孔设计

传统的治理采空区瓦斯的布置方法是:在工作面覆岩层中打扇形孔。因全部为直孔, 所以不会随着岩层变化而变化, 降低抽采的范围, 从而影响抽采效果。为确保瓦斯抽采的效果, 现在已引入了较为先进的VLD-1000型的钻机。具体操作如下:在沿着煤层的起伏, 自煤层顶板25~30 m的岩层中向工作面打瓦斯抽采孔, 这样将终孔落在瓦斯较为聚集的部位。

在实践过程中, 必须要根据煤层地质条件以及回采巷道的设置, 确定抽采钻孔长度、孔间距等各个相关参数, 这样可最终把终孔打在瓦斯相对集中的部位。同时, 在钻孔过程中, 距离孔下方约1 m的位置悬挂瓦斯检测仪。这样便于检测瓦斯的浓度。

4.3 抽采效果

科学、合理地设置钻孔位置, 可获得最佳的瓦斯抽采效果, 并且进一步提升了瓦斯抽采率, 减少瓦斯涌向工作面。通常来说, 瓦斯绝对涌出量在64.75 m3/min。而利用千米钻机在钻孔后, 将瓦斯的浓度降低到12.23 m3/min。这样以来, 使得采煤工作面和隅角瓦斯浓度均保持在1%以下, 因此, 其抽采效果是非常好的。同时, 也大大减少了瓦斯爆炸事故的发生, 为煤矿企业发展赢得了更大的经济效益与社会效益。

5 结语

总体来说, 文章作者利用引入的千米钻机向煤层顶板打抽采孔, 将采空区瓦斯予以抽采。并且, 随着工作面的逐步推进, 可大大降低瓦斯向采空区涌入, 更好地解决了隅角瓦斯超限问题。从而确保煤矿企业持续、稳定的生产。同时为今后工作的开展提供了一些宝贵经验。由于瓦斯事故对煤矿企业发展及职工生命安全产生了直接的影响, 甚至还会影响到煤矿企业的发展。据统计, 在煤矿灾害事故中, 瓦斯事故占事故总数的70%。因此, 瓦斯治理是非常有必要的。特别是采空区的瓦斯抽采。通过引入综放采空区瓦斯抽采技术, 可有效解决瓦斯超标问题, 而且对煤矿企业发展具有十分重要的现实意义。

摘要：当前, 在煤矿企业生产中引入了综放采空区瓦斯抽采技术。由于在采空区的瓦斯涌出量非常大, 甚至还会对煤矿企业的生产产生直接的影响。针对上述问题, 对综放采空区瓦斯抽采技术进行了深入的探究和分析, 希望可以对读者产生一些积极影响。

关键词：综放面,采空区,瓦斯抽采技术

参考文献

[1]陈继刚.综放采空区瓦斯抽采技术研究[J].煤炭工程, 2014, 46 (1) :122-123.

[2]马强.综放面内错尾巷顶板走向钻孔抽采瓦斯技术[J].煤矿开采, 2012, 17 (2) :142-143.