综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术的应用探究

关键词：综采工作面 采空区 瓦斯立体抽采技术
中图分类号：TD712
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2020)01(a)-0085-02
矿井瓦斯事故是煤矿安全生产最严重的危害之一。以 往防治煤矿瓦斯突出最主要的手段就是在煤层上多打孔， 长期抽排瓦斯，降低瓦斯压力。但随着煤矿挖掘深度的不 断 增加，瓦斯 含量越大，就必须运用更好的瓦斯抽采方 法，以降低煤层瓦斯压力及含量，解决综采工作面瓦斯超 浓度超限问题。
在开采单一低渗煤层开采之前必须预先做强化预抽处 理，提高瓦斯的抽采率。当前常用的强化预抽手段有：（1） 将大量的水注入煤层中。（2）用大量掺入化学物质的水灌入 页岩层进行液压碎裂以释放天然气的目的。（3）利用专门的 水力切割或压裂机具，实现向钻孔内部供水进行不同方向 的切割或整体的压裂，达到提高煤层透气的目的。在一定程 度上做到了提高瓦斯抽采的效果，但存在局限性，目前，还 没有大范围的应用和推广。当前矿井采空区瓦斯抽采中低 渗透煤层的强化预抽仍是急需解决的难题。 2.2 采空区瓦斯抽采方法的组合优化
高位钻 孔 抽采 采空区瓦斯的效 果：当开 采 煤 层的瓦斯 含量小、采空区瓦斯压力低时，就应采用破碎的方法释放 瓦斯，因受 裂隙 带 高度的影响钻 孔 无 法到达 裂隙 带中，导 致了钻孔无法发挥其作用，可以采用高位钻孔抽采采空区 瓦斯技术。 3.2 高抽巷瓦斯抽采技术
选取的高抽巷位置是否合理将会直接影响邻近层瓦 斯的 抽采 效 果。假 如 在冒落 带 岩层内布置 巷 道，工作面推 进时高抽巷道随岩层冒落易遭破坏。除此之外，高抽巷处 于矸石自然堆积区内受工作面通风量的影响，该区域的瓦 斯浓度不稳定，抽出瓦斯浓度低，抽出的瓦斯量小，抽放效 果 不 理 想。假 如 把 高抽巷 布置在弯曲下沉 带 岩层内，保 存 了原有岩层完整性，透气性不佳，那么就会抽不出来瓦斯。 因此，应该在裂隙带岩层中布置抽放巷。由于裂隙带瓦斯 主 要通 过 煤 体 或 裂隙，以渗流的形式 流 入 裂隙 带，其受 工 作面风量变化影响比较小，那么其内瓦斯浓度也较大。值 得注意的是当高抽巷层位置比较高时，在裂隙带上方，接 近缓慢下沉带，抽采效果较差。
所谓综合抽采瓦斯，就是将开采煤层瓦斯采前预抽、 卸压邻近层瓦斯边采边抽、采空区瓦斯采后抽及地面抽采 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。在抽采系统中，封孔质量和抽采钻孔影响 抽采质量。由于不同地区的矿井实际情况和地质构造存在 差异，导致了封孔技术各不相同。因此，需要根据实际的情
高抽巷抽采采空区瓦斯技术的效果：高抽巷抽采采空 区瓦斯技术的主要技术特点是易于管理、较长的瓦斯抽采
①作者简介：朱志富（1977—），男，汉族，山西朔州人，本科，工程师，主要从事矿井防突、抽采、钻探等瓦斯治理方面 技cn创.新导A报llScieRncieganhdtTsechRnoelosgyeIrnnvoveadtio.n Herald 85
科技创新导报 2020 NO.01 Science and Technology Innovation Herald
工业技术
周期以及 抽 采的瓦斯 含 量高等，然而，利于 该 技 术 抽 采瓦 斯需要挖掘巷道，成本高且工程量大。抽采瓦斯需要较高 的负压环境，所以在需要在上邻近层开采或厚煤层的情况 下效 果明显。当瓦斯抽采量 增 加且 超 过一定限 度时，影响 的就只有采空区。从治理 上隅角的稳定性 上分析，水 环真 空泵的抽采负压要比矿井通风负压大，采空区冒落煤情况 对顶板高抽巷道抽采量有比较小的影响，特别是对于工作 面周期来压时．顶板高抽巷道抽采的矿井采空区瓦斯的量 会持 续 稳定，这 样对工作面 瓦斯治理 具 有促 进的作用。所 以说，上隅角和回风巷瓦斯超限现象，能够通过顶板高位 巷道密闭抽采矿井采空区瓦斯技术。 3.3 立体式抽采治理
摘 要：随着矿井开采深度的加大和生产强度的提高，综采面瓦斯涌出量逐年增加，尤其是采空区瓦斯涌出量更为突出。
采空区瓦斯的大量涌出导致了工作面瓦斯频繁超限，甚至造成重大事故，造成人员和经济的重大损失。本文分析了矿井采
空瓦斯抽采技术在国内外发展现状、发展趋势和存在的问题，并针对采空区瓦斯抽采技术的应用进行了详细的叙述。
2 矿井采空区瓦斯抽采的现存问题 高抽巷抽采技术也存在不利期，高抽巷层位布置不合
理，过高或 过低 均不能 达 到 有 效 抽 采 卸压 瓦斯的 效 果 和 受地面抽采泵站的能力限制，无法提升工作面高抽巷的抽 采能 力，导 致 抽 采瓦斯的 量小。我国的采空区瓦斯抽 采 技 术虽然 有了很大的进步，但 是，瓦斯抽采技 术效 果 仍 然 存 在很多不之处。 2.1 低渗透煤层瓦斯抽采产业化难度大
况 进 行完善 封孔 技 术。抽 采从 业 人 员在 采空区瓦斯 综 合 抽 采瓦斯 时应注 意 几个方面：（1）抽 采方 式 设 计 组合。在 抽采过程中，要想抽采达到最理想效果，就需要根据不同 地质情况采用不同的采空区瓦斯抽采技术组合。（2）钻孔 参数的最优组合。由于瓦斯抽采时间存在差异，就需要挖 掘不同的规划方案，设计多种优化组合的钻孔参数。（3） 优化封孔工艺与技术。加大 对不同封孔技术和新型封孔 技术的优化配合研究，提升封孔质量。
3 综采工作面采空区瓦斯抽采技术的应用 3.1 高位钻孔瓦斯抽采技术
目前矿井采空区瓦斯抽采主要采用高位钻孔瓦斯抽采 技术。其原理是以回采工作面采动压力形成的顶板采动裂 隙作为抽采瓦斯的通道，有效拦截邻近煤层涌入回采工作 面的 卸压 瓦 斯，同时，利用 钻 孔的负 压作用 改 变 采空区气 体流场分布，从根本上解决因为采空区瓦斯大量涌出造成 工作面上隅角及回风巷道瓦斯超限的问题。
1 采空区的瓦斯抽采方法 在 厚煤 层的开 采 过 程中 会 导 致 大 量的瓦 斯 涌入 采 煤
工作面，利用瓦斯抽采技术将来自于采煤工作面的瓦斯资 源进行有效开发。可以根据巷尾布置的差异性和不同的工 作面的开采方法，在抽采作业时可以采用高位钻孔抽采、 高抽巷抽采以及地面钻孔抽采等多种瓦斯抽采技术。
工业技术 DOI：10.16660/ki.1674-098X.2020.01.085
科技创新导报 2020 NO.01
Science and Technology Innovation Herald
综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术的应用探究①
朱志富 (中煤昔阳能源有限责任公司黄岩汇煤矿 山西晋中 045300)