煤矿瓦斯抽采必要性及抽采技术

煤矿瓦斯抽采必要性及抽采技术
发布时间：2023-02-16T02:43:17.309Z 来源：《中国科技信息》第2022年第9月第17期作者：罗斌
[导读] 瓦斯事故率居高不下，其中大部分是由于瓦斯抽采不达标造成的。

因此，研究瓦斯抽采技术对保证矿井安全生产具有重要意义。

罗斌
昭通安威瓦斯治理技术服务有限公司
摘要：瓦斯事故率居高不下，其中大部分是由于瓦斯抽采不达标造成的。

因此，研究瓦斯抽采技术对保证矿井安全生产具有重要意义。

本文从技术发展的角度来研究和分析这些问题。

通过分析瓦斯抽采的必要性、概念和发展过程，简要阐述了我国瓦斯抽采技术，并指出了瓦斯抽采技术的发展趋势。

关键词：瓦斯抽采；必要性；提取技术
引言
煤矿井下瓦斯爆炸事故时有发生，因此社会各界对煤矿井下瓦斯抽采技术给予了更多的关注。

同时，也对煤矿瓦斯抽采技术提出了更高的要求。

因此，应该采用更加有效和创新的方法来提高煤矿瓦斯抽采率，尽可能地降低煤矿瓦斯含量和瓦斯涌出量，这对实现煤矿井下作业的稳定和安全起着至关重要的作用，也对煤矿安全生产起到积极的促进作用。

1煤矿气泵技术的现状
1.1煤层瓦斯抽采
开采前预抽。

即在开采煤层之前，通过钻孔将本煤层中的瓦斯抽出，从而减少开采过程中的瓦斯涌出量。

根据钻孔的布置，可分为扇形、平行和交叉钻孔三种类型。

其中，交叉钻孔抽放因其具有空间交叉的特点，可以提高钻孔周围煤中裂隙的连通性，有利于瓦斯运移，在该煤层中被广泛采用。

开采卸压和排水。

由于我国煤层渗透系数低，瓦斯预抽难度大，采煤后超前支承压力对煤层渗透率变化起主要作用。

因此，根据超前支承压力对煤层卸压的影响范围和瓦斯涌出规律确定钻孔布置，可以大大提高煤层瓦斯抽采效果。

正常情况下，由于超前支承压力的作用，本煤层瓦斯抽采孔的抽采量随着工作面位置的变化可分为初始、弱化、增大和减小四个阶段。

1.2邻近层瓦斯抽放
(1)巷道抽采，即在开采形成的裂隙带中，在开采层的顶部或底部开挖专用的瓦斯抽采巷道(高抽巷道)，用于抽采上邻近层或下邻近层的卸压瓦斯。

巷道可以布置在相邻的煤层或岩层中。

这种排水方式具有排水阻力小、排水量大的优点，目前在阳泉、淮南矿区广泛使用。

但是，对于综采工作面初采期间，由于顶板岩层冒落和裂隙影响范围小，无法到达高抽巷位置。

一般采用“伪倾斜高抽巷后”或“中低高抽巷后”等技术。

（2）跨层钻孔抽放，即从瓦斯尾巷向采空区顶板(破碎带内)打平行于工作面的跨层钻孔抽采瓦斯。

这种方法具有开挖量小的优点。

施工时，应根据煤层产状和采动覆岩移动破坏规律，预先设计好钻孔间距、终孔与工作面底板的垂直高度、终孔与工作面的水平距离、钻孔中心线与尾巷中心线的夹角等参数，以达到最佳排水效果。

1.3采空区瓦斯抽采
工作面采空区瓦斯抽放。

一般包括埋管提取、尾巷提取等方法。

埋管抽采是沿回风巷道上壁敷设一根抽采管道，管道上每隔一定距离设置一个三通，用于安装立管和阀门。

随着工作面的推进，瓦斯管逐渐埋入采空区并被抽出；尾部抽放是布置一条与回风巷平行的专用瓦斯抽放巷，并对其进行分段密封进行瓦斯抽放。

此外，工作面采空区瓦斯抽放也可采用邻近层瓦斯抽放的方法，即穿层钻孔抽放和顶板尾巷瓦斯抽放。

老采空区瓦斯抽放。

由于开采的影响，邻近岩层卸压范围不断增大，老采空区会积聚大量瓦斯。

瓦斯抽采可采用封闭套管大面积抽采、井下钻孔抽采和地面钻孔抽采三种方法。

其中，地面钻孔排水因其对井下生产限制少、易于管理等优点，应用相对更为广泛。

2煤矿生产中瓦斯的危害性分析
2.1威胁工人生命安全
煤矿瓦斯是由封闭煤矿形成的混合气体。

它的主要成分是甲烷，它是易燃和爆炸性的，它构成了对人体的致命威胁。

在煤矿开采前，岩层隔离了气体。

但是，在煤矿开采过程中，一旦岩石层破裂，将释放气体，这个时候，煤矿巷道就会充满瓦斯。

如果通风措施不到位，作业人员会因瓦斯浓度高而缺氧窒息，对其生命安全造成严重威胁，也对煤矿安全生产造成严重影响。

2.2气体爆炸
煤气是一种混合气体，其主要成分是甲烷。

瓦斯爆炸的条件是其在空气中的浓度超过5%。

当然，如果气体浓度超过16%，在有明火的情况下，气体只会剧烈燃烧，不会爆炸。

在煤矿生产过程中，温度、压力和煤尘浓度将决定瓦斯爆炸的条件。

如果发生瓦斯爆炸，还会引发连锁反应，引发其他爆炸，严重破坏煤矿井下巷道，导致煤矿巷道堵塞甚至坍塌，造成严重的人员伤亡和经济损失。

2.3火灾风险
搞好瓦斯管理是每个煤矿企业必须重视的工作。

如果瓦斯排放不到位或违章作业，会导致瓦斯泄漏，严重影响整个煤矿开采的安全。

一般情况下，当瓦斯浓度达到7%～8%时，在明火条件下会被点燃，而当瓦斯浓度较高时，会引起燃烧和爆炸，破坏煤矿内的工作环境，引起大面积火灾。

此时，如果煤矿内的瓦斯分布较大，火灾面积将继续增加，从而严重威胁矿井工人的生命安全。

2.4温室效应
据有关调查，在大气环境中，与二氧化碳相比，瓦斯具有更大的负面影响。

如果瓦斯排放量大，温室效应会加速。

目前，随着对煤炭资源需求的不断增加，煤炭行业的发展也非常迅速。

许多煤矿过度追求经济效益，忽视了环境保护的重要性，导致未经处理的瓦斯排入大气，最终导致空气中瓦斯浓度不断升高，严重破坏大气环境，甚至造成污染，对人们的生活环境构成威胁。

3关于新技术在煤矿瓦斯中应用的讨论
3.1多区域共同抽采技术
在煤矿瓦斯防治工作中，多区域联合抽放技术的应用较为普遍，特别是在一些大型煤矿企业，该技术的应用已经基本成熟，效果明
显。

多区域共用抽采技术的应用，要求地面和井下同时抽采，以保证抽采效果，达到“先抽后采”的目的，保证井下瓦斯抽采和煤炭生产的稳步进行。

一般多区域通用开采技术主要涉及三个区域，即规划开采区、制剂开采区和生产开采区。

利用该技术，可以实现地面和井下开采的同步联动，对提高开采效率，保证煤炭开采的连续性起到积极作用。

3.2通过钻透煤层从煤巷条带中抽放瓦斯
在高含量地区抽放时，为了保证安全作业，必须采用跨层钻井技术。

相应的原理和抽放过程如下：掘进区位于矿井底部，底板岩巷高位钻场在矿井中穿过开拓区工作。

ZDY4000S钻机用于煤矿扇形钻孔，其最终孔区位于距巷道轮廓线外15m处。

这种抽放方式的问题是抽采管道非常复杂，工作量非常大。

同时，作业过程中需要辅助巷道，需要大量的掘进工作，钻机要多次移动，成本较高。

这种抽放方式的优点是：可以在同一时间段内通过多个钻孔点进行抽放，提高了工作效率；因为钻孔施工过程非常简单，技术工人的培训成本和设备的维护成本都很低。

此外，这种抽放方法具有较高的气体抽放率。

3.3分段瓦斯抽采交叉钻孔
对于预抽时间和预抽控制不充分且难以掌握的地区的煤层，可通过顺层错钻实现瓦斯抽放。

可以用ZDY4000S钻机，钻孔100米左右，孔径94mm。

钻场应设在工作面的巷道内，并应控制好工作面的瓦斯。

这种钻孔方法可以有效地控制瓦斯在矿井中的循环方向，因此吨煤瓦斯抽采率可以在短时间内达到20%。

这种抽放方式的问题是抽放管道非常复杂，工作量大，钻机需要多次移动。

这种方法的优点是可以在多个钻孔点同时抽放，大大提高了工作效率。

同时，由于施工钻孔工艺非常简单，人员培训和设备维护的投入很小，瓦斯抽采率很高。

3.4水力喷射增流防渗技术
水射流增流防渗技术利用相应的设备完成瓦斯抽采，如套管、法兰、分离器、瓦斯抽采连接管等。

水力喷射导流技术用于增加流量和改善渗透性。

先钻一个深2m、直径15cm的孔，然后用水泥将套管固定在岩层中，再用法兰将射流导流三通与套管连接起来，在孔内连续钻一根钻杆，处理好外封。

准备工作完成后，将钻头钻入地质层，连接射流导向三通和分离器，确认无误后开始钻进。

钻机工作时，钻头应停止钻进。

这样可以有效地分离煤、水、气，并通过套管将气体排出井外，从而控制气体浓度。

结语
我国天然气资源丰富，由于其清洁环保、危害煤矿生产等特点，其开采越来越受到重视，这也可以保证我国对能源的需求，发展国家的经济。

但我国煤层具有低渗透、强吸附的特点，这就决定了在现有瓦斯抽采技术的基础上，需要加强低渗透煤层和高瓦斯煤层的抽采，改进和完善瓦斯抽采。

抽采设备及途径一套有效、全面的瓦斯抽采技术和工艺应着力解决三个方面的关键问题，真正实现瓦斯的高资源化。

参考文献：
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[3]李元超.我国煤矿瓦斯事故的发生规律分析[J].煤矿现代化，2019（3）：184-186.。