高瓦斯综采工作面的瓦斯抽放利用措施探析

牛建华

摘 要：我国丰富的煤炭储量中，也蕴含着大量的瓦斯气体。这些瓦斯可能导致采煤生产中的一系列安全问题，将其排放到矿井外，也对大气造成污染，形成温室效应。而作为一种实用且清洁的燃料，瓦斯的利用价值也越来越被人们关注。因此，采取适当的瓦斯抽放和利用技术，就成为了我国煤炭行业节能减排工作的一项重要内容。本文对较常见的瓦斯抽放方法进行了分析，讨论了瓦斯抽放利用中存在的问题，并提出了相应的对策措施。

关键词：瓦斯抽放瓦斯利用高瓦斯综采工作面综合治理

中图分类号：4+3.3文献标识码：A 文章编号：

1 煤矿瓦斯抽放利用技术的重要作用

瓦斯是堆积成煤初期开始，由有机质经厌氧细菌作用而持续生成的，在煤体或围岩中，瓦斯通常以吸着或游离状态存在，且含量随煤层深度递增，其主要成分是烷烃，并有一定的二氧化碳和硫化氢等组分。瓦斯不能用于维持呼吸，遇明火可以燃烧。在地下开采过程中，瓦斯由煤体或围岩内涌出，污染矿井内空气，达到一定浓度后，会引起工人的缺氧窒息，并可能导致火灾或瓦斯爆炸。

我国丰富的煤炭储量中，也蕴含着大量的瓦斯气体。一方面，这些瓦斯将对采煤工作构成一定的不便，必须采取有效手段，对巷道内的瓦斯含量进行稀释和排放，避免瓦斯突出可能导致的一系列安全问题；另一方面，作为一种温室气体，瓦斯的排放会对大气造成污染，引起相当程度的温室效应。而近年来，作为一种实用且清洁的燃料，瓦斯的利用价值也越来越被人们关注。以瓦斯为燃料设计的供暖设备和工业机械设备技术可靠，经济合理，并可为炊事、浴室等提供热源，甚至可以用于发电等领域。因此，从煤层中抽放、收集瓦斯并进行利用，就成为了我国节能减排工作的一项重要内容。瓦斯抽放是一种为减少和解除瓦斯对煤矿作业威胁，并实现资源的有效利用而投入煤矿生产的综合治理技术，实践中通过机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出来的瓦斯抽出，并输送到地面或其他安全地点。在进行综合治理的过程中，应以“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”以及“以抽定产、以风定产”作为原则。

2 高瓦斯综采工作面的抽放方法分析

2.1 瓦斯抽放条件及常见方法

瓦斯治理的第一步是在采前对巷道实施预抽，减少工作环境内的瓦斯浓度，降低煤层瓦斯含量。瓦斯的抽放首先应满足一定的条件，根据《煤矿安全规程》的相关规定：当煤层瓦斯含量＞10m3/t，回采工作面瓦斯涌出量＞5m3/min，掘进工作面瓦斯涌出量＞3m3/min，或在有煤与瓦斯突出危险的工作面进行生产时，均要进行瓦斯抽放，且须保证在切眼贯通后有6个月以上的预抽期，方可进行生产作业。

在综采工作面常采用的是顺层预抽和边采边抽相结合的方法，即利用回采工作面准备巷道，沿煤层向回采区段打抽放孔，并采用聚胺脂快速封孔方法。抽放孔的布置包括钻场扇形孔、顺层平行孔和顺层交叉孔等方式。钻场扇形孔布置是在采面机风巷掘进时，每隔一定距离在巷帮做一钻场，在每个钻场内沿煤层倾斜方向布置3~5个扇形孔。顺层平行孔布置是在工作面两巷及切眼分别沿煤层倾斜和走向打钻，钻孔间距综合考虑煤厚、钻孔有效抽放半径确定，一般为5m左右。交叉孔布置是在平行布孔的基础上，在煤层内部形成孔与孔之间立体交叉的网格状形式，在交叉点处煤层卸压比单孔充分、范围增大，以达到更均匀地将瓦斯抽出的效果。

2.2 上隅角瓦斯抽放与巷尾排放

实践中常存在采空区瓦斯经上隅角大量涌入回风而造成的回风巷瓦斯超限的问题，其解决办法是采用巷尾通风，即在采面风巷上方做一条与回风巷相平行的专用瓦斯巷，沿走向每隔一定距离使两巷联通。生产时利用专用瓦斯巷排放上隅角瓦斯，或设抽放管抽放上隅角瓦斯。采面回风巷与尾巷的距离须考虑采动影响，使尾巷避开动压区，以减少尾巷的维护工作量。

2.3 高抽孔瓦斯抽放

高抽孔瓦斯抽放技术是指预先向采场上部裂隙带内打钻孔，使其间距5m左右，钻孔仰角根据工作面采高等确定，以保证钻孔进入采场上部裂隙带。生产中采场附近煤体水平移动，卸压瓦斯及采空区冒落带上部积聚的瓦斯将被抽出。该法主要用于降低上邻近层与采空区瓦斯的涌入，并能消除上隅角的瓦斯积聚。

3 当前瓦斯抽放利用中存在的问题及其对策

目前，我国瓦斯综合利用方面的研究发展迅速，已利用的瓦斯约占年抽出量的一半以上，然而，抽放和利用也仍存在着诸多问题，包括：瓦斯治理投入不足，抽放不稳定，排放造成污染，综合利用率低，效益不高等。造成这些问题的主要原因在于抽放技术水平的局限，使抽放的形式较为单一，钻孔密度低，各种抽放参数均未能达到先进水平，对未能综合利用的废气，通常通过回风流直接排放入大气中，既造成了资源的浪费，又给环境造成了不利影响。此外，目前多数矿井对瓦斯的利用水平不高，普遍以民用供气为主，一些发电、汽车动力燃料项目多在实验阶段，实际利用量很小。而瓦斯售价偏低也在一定程度上降低了企业对抽放利用工作的积极性。

有鉴于此，煤炭企业应积极配合政府综合部门，对煤层气的开发利用进行长期的战略规划，在加大投入的同时，提高瓦斯售价，并建立人性化的责任制和奖惩制度，使瓦斯的抽放利用制度化、责任化。应做好瓦斯利用途径的开发工作，根据矿井具体的地理位置、赋存条件和技术水平制定多种经营方略，以实现规模效益。如瓦斯大而且储量丰富的矿井应采用全矿井抽放系统，局部瓦斯大的矿井则可采用移动抽放泵站，以降低成本。距市区较近的可以考虑直接对城市居民供气，否则应加强其作为汽车燃料、内燃机动力等的应用研究。此外，还应致力于瓦斯抽放技术的研究，提高抽放的效率和质量，并不断改进瓦斯浓缩、运输方面的技术设施，实现远程供气与供气浓度、气量的优化。

4 结语

综上所述，矿井瓦斯的综合治理与利用既能提高煤矿生产的安全性，也同时兼顾了企业的经济效益和社会效益，是企业发展多种经营和节能减排的重要途径。相关工作人员应意识到综合治理工程的重要性和复杂性，不断总结经验、改进技术，促进煤炭事业向着安全、高效、环境友好的方向不断发展。

参考文献

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