煤与瓦斯突出矿井综合抽采技术研究

张志佳 邹嘉晖 胡依明

摘要：随着煤矿生产能力提高所带来的瓦斯突出问题，单一瓦斯抽采技术已经无法保证煤矿的生产安全。择优选取多种抽采技术进行有机组合，对工作面的采前、采中和采后进行瓦斯抽采，可以使瓦斯的抽采效果达到最大化。

关键词：煤矿;瓦斯突出;抽采;技术指标

一、瓦斯抽采类型

基于现阶段已有的瓦斯抽采理论，根据划分原则的不同可以将瓦斯抽采技术进行简单划分。首先。按照其开采时间的差异，可以将瓦斯抽采划分为采前、采中、采后三个阶段。按照气抽采的方式不同，可以将其划分为钻孔抽采、地面抽采、低渗透煤层抽采以及巷道抽采等。对于一个矿井所选用的瓦斯抽采技术来说，单一抽采技术很难满足现阶段快速增长的生产需求，实际生产过程中应当结合矿井实际地质情况、瓦斯赋存条件等多种因素，选择合理的设计方案，从而取得较为理想的抽采效果。抽采过程中可以从开采的不同时间段进行瓦斯含量的评估，保证各项参数均达到安全数值后方可进行后续的相关工作，实现矿井的高效生产。基于此，本文以某矿井为研究对象，对其生产过程中瓦斯抽采的主要影响因素进行分析，结合相对应的瓦斯抽采指标提出对应的改进措施，以期有效推进矿井瓦斯抽采事业的发展。

二、瓦斯抽采相关指标

矿井瓦斯综合抽采技术是在煤层开采的三个不同时间阶段分别选用不同的瓦斯抽采技术，从而有效实现矿井瓦斯的高效抽采。在煤层开采之前，一般需要采取对应性的抽采措施，降低煤岩中的瓦斯压力以及对应的瓦斯含量，从而将整个煤层的煤与瓦斯突出危险性系数有效降低。在进行开采前，关于将煤层瓦斯压力值降低到安全值以下的相关指标如下所示，一般的瓦斯压力值安全指标应当小于0.74MPa，煤岩中的瓦斯含量应低于8m3/t。在煤层开采期间煤与瓦斯含量在不同区域会体现出不同的差异，其中，最重要的瓦斯治理区域位于工作面上隅角以及回风巷，这两个区域的瓦斯含量在一定程度上决定了整个矿井的开采效率，只有当其瓦斯含量值降到安全值以下时，才能够保证整个矿井的安全生产。实际生产过程中，当瓦斯涌入邻近层时，其抽采率可以作为整个矿井抽采效果的评价指标，瓦斯一般由本层面涌入，其解吸的瓦斯量可以用于衡量整个矿井的瓦斯抽采效果。对于已经完成抽采采空区，应当加强对于对此范围内以及其顶底板的瓦斯含量监控。对于多余多瓦斯，应当在抽采完成后对其进行综合利用，在满足矿井整体抽采要求的前提下提高矿井瓦斯利用率。然而，现阶段关于抽采结束后的瓦斯抽采评价指标仍然没有较为统一的标准。

三、瓦斯抽采途径

3.1采前技术途径

对于单一的煤层开采来说，一般常用的瓦斯抽采技术为预抽瓦斯，这一技术能够有效降低煤层瓦斯含量，同时降低瓦斯压力值，避免事故的发生。采前抽采主要为钻孔抽采，含顺层钻孔抽采、穿层钻孔抽采等方式。在进行顺层钻孔抽采时，应当尽量在目标生产区域的上下巷道内进行钻孔施工，保证钻孔的抽采效果能有效满足矿井生产需求。

3.2采中技术途径

关于矿井生产过程中的抽采方式，一般常用通风的形式来降低工作面瓦斯含量，不同工作面所选用的瓦斯抽采方式存在较大差异。其中，对于U型矿井常用的抽采方法为顶板穿层钻孔、采空区埋管等技术手段;对于Y形通风，抽采方式一般为沿空留巷的钻孔抽采以及埋管抽采等，同时还包含地面抽采等技术。高抽巷瓦斯抽采技术一般用于瓦斯涌出量较大的高瓦斯矿井，其中，大直径的穿层钻孔方法也可以用于外错尾巷工作面的瓦斯抽采。

3.3采后技术途径

关于采掘工作完成后的瓦斯抽采，其主要目的为降低采空区的瓦斯含量，同时降低矿井巷道顶底部裂隙中的瓦斯含量及压力，从而有效提升整个矿井的瓦斯抽采率及利用率。常用到采后抽采技术方法包含埋管抽采、地下钻孔抽采以及地面钻井抽采等。

四、综合抽采的实际应用

4.1综合抽采实例

某煤矿为煤与瓦斯突出矿井，核定年产能力为2.40Mt。煤矿开拓方式主要为斜井开拓，采煤方法为一次采全高长壁综合机械化采煤，通风系统为中央并列式，通风方法为抽出式通风。煤层瓦斯压力为1.20～1.40MPa，瓦斯含量为16.81～18.32m3/t，其中3#煤层瓦斯初压为1.76～2.90MPa，瓦斯涌出量0.0033～0.2575m3/min3hm，平均约0.0754m3/min3hm。所以3#煤层作为瓦斯突出煤层，很有采用综合抽采的必要性。3#煤层透气性系数为0.1032～26.58m2/（MPa2·d），属于较易抽采的可以抽采类型。采前抽采可采用穿层钻孔技术进行抽采，从而大幅度降低瓦斯含量和压力，有效消除瓦斯突出危险性。在开采过程中进行抽采时，采用上隅角插管瓦斯抽采方法可以有效降低上隅角瓦斯含量，结合采用采空区长立管瓦斯抽采方法，进一步增加了瓦斯抽采质量。其他相关瓦斯抽采技术在采中过程中的同时使用，同样降低了工作面瓦斯涌出量。对密封采空区抽采的瓦斯可以加以利用，质量较好的高浓度瓦斯可用于矿井的瓦斯电厂。

4.2综合抽采效果

通过对煤与瓦斯突出的矿井采取综合抽采措施后，大大提高了瓦斯抽采量，为煤矿生产提供了安全保障。自从采用综合抽采技术后，煤矿未发生一起瓦斯突出或者瓦斯超限事故。

五、结语

本文结合现阶段煤矿瓦斯抽采的现状，对目前较为常用的瓦斯抽采技术进行了综合分析，主要分析了矿井生产过程中的采前、采中及采后三个阶段的瓦斯抽采现状，针对现阶段瓦斯抽采技术的研究现状提出了综合抽采瓦斯的重要性以及其抽采的相关指标。本文以某煤矿作为研究对象，对其现阶段所选用的综合瓦斯抽采流程进行综合分析研究，结果表明，综合瓦斯抽采技术能够有效降低矿井瓦斯浓度，提高矿井生产安全系数。

参考文献：

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（作者单位：辽宁工程技术大学）

作者简介：

张志佳（1999.10.15-），男，黑龙江省佳木斯市，汉族，本科，采矿工程。

邹嘉晖（1999.9.25-），男，内蒙古赤峰市，汉族，本科，采矿工程。

胡依明（1999.9.29-），男，辽宁省绥中县，满族，本科，采矿工程。