淺析煤與瓦斯突出礦井綜合抽采技術研究

吳振芳

(山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責任公司 山西 沁水 048200)

伴隨煤礦開采自動化程度的逐漸提升，與各種先進開采技術的引入，工作面推進速度愈發(fā)提高，產(chǎn)量同樣提高，與此同時，開采深度逐漸增加，瓦斯含量隨之也增加，導致其涌出量大幅提升，基于此，單一的瓦斯抽采法已經(jīng)無法滿足開采工作的需要。所以，煤礦紛紛引入綜采技術，以有效防治瓦斯。本文主要研究了煤礦瓦斯綜采技術及其應用，以期為煤炭開采實踐提供幫助。

一、煤礦瓦斯綜合抽采的概念

實踐中，瓦斯抽采有諸多技術，主要包括鉆孔、地面鉆井、巷道抽采、CO2預裂增透抽放技術（低滲煤層瓦斯抽采）等。對煤與瓦斯突出礦井來說，單純利用一種方式是無法將瓦斯問題解決的。需要綜合幾種方法來抽采瓦斯，以最大限度地將其抽出。利用綜合抽采的方式，確保抽采效果滿足相關標準要求，使煤礦安全生產(chǎn)。

二、綜合抽采的重要性及其相關考核指標

綜合抽采主要是在開采的每一個時期通過若干方法進行結合。利用采前區(qū)域性抽采，能夠充分減少瓦斯壓力與含量，將煤層的突出危險消除。采前抽采必須把煤層瓦斯壓力減小到始突深度處瓦斯壓力，或者處于0.74MPa之內(nèi)。開采的時候，利用采中瓦斯抽采能夠減少進入工作面的瓦斯量，同時還能夠?qū)ι嫌缃桥c回風流瓦斯含量進行控制，增加抽采效果。當瓦斯基本上從鄰近層而來的時候，可以通過工作面瓦斯抽采率這一指標來評定抽采效果，而當其從自本煤層而來的時候，則通過開采煤層可解吸瓦斯含量進行評定。開采完成之后的密閉采空區(qū)，應當重點抽采采空區(qū)等含量較高的瓦斯，同時將其綜合利用，提高抽采與利用效果。

綜合抽采的重要性及其考核指標具體如下所示（表1）。必須滿足該指標要求，以盡可能的提高抽采率，確保生產(chǎn)安全。

表1瓦斯綜合抽采作用及考核指標

三、綜合抽采技術途徑分析

綜合抽采主要利用對回采工作面的采前、中、后的抽采完成。具體如下所示：

采前抽采旨在減少煤層瓦斯含量與壓力，將其突出危險消除。就那些單一煤層來說，可以通過預抽煤層瓦斯方法，主要有穿層鉆孔結合順層鉆孔瓦斯抽采法、地面鉆井抽采法等相關技術手段。國內(nèi)大部分煤層具有非常低的透氣性系數(shù)，這樣抽采鉆孔的間距禁忌太大，通常處于3-8米范圍內(nèi)。但是，千米鉆機順層長鉆孔抽采技術在使用過程中要求嚴格的煤層賦存條件。就那些煤層群開采來說，最好使用卸壓瓦斯抽采方法，這一個技術有地面鉆井瓦斯抽采法等。

采中抽采旨在保證工作面的開采安全，所使用的抽采技術和通風方式存在一定的聯(lián)系。就U型通風的工作面來說，主要通過地面鉆井抽采法、采空區(qū)插管抽采法等技術，而就Y型的來說，主要通過地面鉆井抽采法、沿空留巷埋管抽采法等，就瓦斯涌出量超過30m³/min的，無論通過什么樣的通風方式，都能夠通過走向高抽巷技術，對有外錯尾巷的工作面則能夠通過傾斜高抽巷法等來抽采。

采后抽采旨在抽采采空區(qū)及頂部裂隙中的瓦斯，旨在使瓦斯抽采率與利用量提高，所用的技術有密閉埋管抽采法、地面鉆井抽采法等相關技術。

四、綜合抽采的應用

某煤與瓦斯突出礦井設計為斜井開拓方式。主斜井傾角16度，設計斜長1706米；副斜井傾角20度，設計斜長1365米；進風立井垂深578米，回風立井垂深563米。全井田共分為兩個盤區(qū)，采用一次采全高長壁綜合機械化采煤方法，以一個盤區(qū)一個大采高工作面保證礦井設計生產(chǎn)能力;礦井采用抽出式通風，初期為中央并列式通風系統(tǒng);煤炭運輸采用膠帶輸送機運輸，輔助運輸采用防爆低污染無軌膠輪車。礦井配套建設瓦斯抽放系統(tǒng)和選煤廠。礦區(qū)東西長為39～117km，南北寬約37～72km，面積約6201km2，地質(zhì)資源量292億t。礦區(qū)共劃分為33個井田、7個資源整合區(qū)、4個勘查區(qū)和1個礦區(qū)后備區(qū)，生產(chǎn)建設規(guī)模10610萬t/a。

（一）采前

就3煤層來說，在可采范圍內(nèi)，通過穿層鉆孔法對3煤層進行抽采。通過這種技術，于采區(qū)南、北側(cè)分別當做其保護層，這種技術能夠大幅減少瓦斯含量，將其突出危險性消除。通過順層鉆孔的方式進行開采區(qū)的抽采，將其突出危險性消除，通過這種技術，首采工作面順槽能夠通過自動化進行快速掘進，大幅提高了進度，效果非常顯著。

就3煤層來說，其整體賦存較為穩(wěn)定，伴隨深度的逐漸提高，瓦斯含量與壓力不斷提高，-370米標高之下屬于突出危險區(qū)。因煤層具有相對偏高的硬度，為確保順層長鉆孔施工，在突出危險區(qū)的淺部通過順層長鉆孔遞進掩護區(qū)域性瓦斯抽采方法。取得非常不錯的成效，大幅減少瓦斯壓力與含量，明顯提高了采掘進度與安全程度，產(chǎn)量同樣大幅提升。對深部區(qū)域來說，其瓦斯含量與壓力明顯增加，因此，其突出危險性同樣隨之提高，考慮到安全與效率兩個因素，適當改變了技術，通過穿層與順層鉆孔兩種技術進行抽采，這樣能夠為穿層鉆孔抽采煤巷條帶瓦斯提供有利條件，同時還能夠?qū)γ合锏陌踩蜻M進行掩護，通過順層鉆孔對工作面瓦斯進行抽取，充分確保了開采的安全程度和效果。

3煤層取得非常明顯的成效，利用采前抽采，明顯減小了瓦斯壓力，減小到0.74MPa之內(nèi)，含量減小到小于8m³/t，將其突出危險性消除。

（二）采中

采中瓦斯抽采旨在避免工作面上隅角瓦斯過高，大于上限，保障生產(chǎn)安全。在瓦斯涌出量高的3煤層工作面同時還運用上隅角插管瓦斯抽采技術，實踐效果非常不錯。為進一步增加采空區(qū)瓦斯抽采質(zhì)量，在3煤層通過采空區(qū)長立管瓦斯抽采技術進行操作，取得非常明顯的效果。其他預抽措施的抽采工程在煤層開采的時候繼續(xù)使用，在采動作用下抽采煤層瓦斯，在很大程度上減少了瓦斯涌出量。

（三）采后

抽采3煤層的一些封閉后的采空區(qū)瓦斯，并加以利用，將質(zhì)量相對較好的瓦斯提供給煤礦自己的瓦斯電廠利用。

（四）抽采效果分析

在實踐中引入了綜采技術，使得瓦斯抽采量明顯提升，同時在很大程度上改善了安全生產(chǎn)形勢。從建礦以來沒有發(fā)生過一起煤與瓦斯突出事件和瓦斯超限問題，使得突出礦井能夠始終保持安全高效開采的狀態(tài)。

五、結束語

綜上所述，為有效抽取瓦斯，對于煤礦來說，單純通過一種技術很難取得較好的效果，應當采取綜采瓦斯抽取的方法。綜合抽采主要經(jīng)由對工作面的采前、中、后的抽采來完成，每一個時期的抽采必須符合最低抽采標準，同時盡可能的實現(xiàn)最大的瓦斯抽采效果。具體來說，瓦斯治理必須充分考慮煤層瓦斯賦存狀況，選擇綜合抽采技術，最終才能取得非常明顯的成效。

參考文獻：

[1] 王海峰、程遠平、沈永銅，等.高產(chǎn)高效工作面頂板走向鉆孔瓦斯抽采技術[J].采礦與安全工程學報，2008.25（2）：168-171.

[2]《防治煤與瓦斯突出細則》