【精品】煤矿瓦斯抽放技术

煤矿瓦斯抽放技术

内容介绍〉〉

1．概述

我国瓦斯抽放的历史可追溯到1637年以前,《天工开物》一书记载了利用竹管引排煤中瓦斯的方法。1938年我国首次在抚顺矿务局龙风矿利用抽放泵进行采空区抽放，五十年代在抚顺、阳泉、天府和北票局开展矿井抽放瓦斯，五十年代末瓦斯抽放量约为1OOMm3。六十年代又相继在中梁山、焦作、淮南、包头、松藻、峰峰等局的矿井开展了抽放瓦斯工作，抽放瓦斯量达到170Mm3。70年代至90年代中期，抽放矿井数和抽放量都稳步增加.近十年来，随着煤炭工业的发展,矿井数量及煤炭产量迅速增加，矿井向深部延伸过程中，一些低瓦斯矿井变为高瓦斯矿井和突出矿井,因此需要抽放瓦斯的矿井越来越多，由此带动了中国煤矿瓦斯抽放技术的迅速发展，目前瓦斯抽放技术在煤矿生产中得到了普遍的推广应用。到2000年我国共有141个矿井建立了地面永久瓦斯泵站进行抽放瓦斯,年抽放量达867Mm3，至2002年抽放矿井数达到193个，抽放量达到1146Mm3。1952年~2002年抽放瓦斯矿井数和抽放瓦斯量的变化动态见图1。瓦斯抽放方法方面，各专业研究单位和有关高等院校与煤矿现场协作，结合我国矿井的地质和开采条件，研究和试验成功了本煤层、邻近层、采空区多种抽放瓦斯方法。主要包括穿层钻孔、平行钻孔、交叉布孔、穿层网格式钻孔、深孔预裂爆破、水力割缝、水力压裂、水力钻（扩）孔等本煤层瓦斯抽放方法；顶(底）板穿层钻孔、

顶(底）板巷道、顶板水平长钻孔等邻近层瓦斯抽放；高冒带钻孔、埋管抽放，恤而辅前堑票率反瓦斯枘前方法。

2．煤矿瓦斯抽放技术的发展

随着煤炭工业技术的发展，瓦斯抽放技术也得到了不断地提高和发展，我国煤矿瓦斯抽放技术，大致经历了四个发展阶段:

2．1高透气性煤层瓦斯抽放阶段

50年代初期,在抚顺高透气性特厚煤层中首次采用井下钻孔预拄煤层瓦斯，获得了成功，解决了抚顺矿区向深部发展的安全关键问题，而且抽出的瓦斯还被作为民用燃料得到了应用。

2．2邻近层卸压瓦斯抽放阶段

50年代中期，在开采煤层群的矿井中,采用穿层钻孔抽放上邻近层瓦斯的试验在阳泉矿区首先获得成功，解决了煤层群开采中首采工作面瓦斯涌出量大的问题。此后在阳泉又试验成功顶板收集瓦斯巷（高抽巷）抽放上邻近层瓦斯，抽放率达

2．3低透气性煤层强化抽瓦斯阶段

由于在我国一些透气性较差的高瓦斯煤层及突出危险煤层采用通常的布孔方式预抽瓦斯的效果不理想、难以解除煤层开采时的瓦斯威胁，为此,从60年代开始，试验研究了多种强化抽放开采煤层瓦斯的方法，如煤层注水，水力压裂，水力割缝，松动爆破,大直径(扩孔）钻孔，网格式密集布孔，预裂控制爆破，交叉布孔等。在这些方法中，多数方法在试验区取得了提高瓦斯抽放量的效果，但仍处于试验阶段，没有大范围推广应用。

2．4综合抽瓦斯阶段

从80年代开始随着机采、综采和综放采煤技术的发展和应用，采区巷道布置方式有了新的改变,采掘推进速度加快、开采强度增大，使工作面绝对瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有邻近层的工作面，其瓦斯涌出量的增长幅度更大。为了解决高产高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的问题，必须结合矿井的地质条件，实施综合抽放瓦斯。所谓综合抽放瓦斯就是:把开采煤层瓦斯采前预抽、卸压邻近层瓦斯采后抽及采空区瓦斯采后抽等多种方法在一个采区内综合使用,使瓦斯抽放量及抽放率达到最高。

3．适合我国煤层赋存条件的典型瓦斯抽放方法

抽放瓦斯方法的选择，主要是根据矿井瓦斯来源、煤层赋存状况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等因素进行综合考虑。我国煤层的主要特点是煤层透气性低、瓦斯含量高、煤层突出危险严重、煤层群开采、地质构造复杂，我国的煤层赋存条件决定了我国的瓦斯抽放应以卸压抽放为主，由于矿井数量众多，且煤层赋存条件复杂多样，因此几乎所有的瓦斯抽放方法在我国都进行过试验和应用，下面仅介绍几种典型的瓦斯抽放方法.

3．1顺层密集长钻孔抽放本层瓦斯

顺层密集长钻孔用于区域性抽放，用于综放面或综采面降低煤层瓦斯含量或解决工作面消突问题，一般钻孔深80m以上,孔间距

3．2网格式穿层钻孔抽放本层瓦斯

网格式穿层钻孔的优点是可解决突出煤层打顺层孔时钻喷孔、塌孔问题。网格式穿层钻孔大面积抽放瓦斯首先是在北票台吉矿1O号煤层进行的，该煤层是我国透气性极低的松软突出煤层之一，大面积网格式穿层钻孔预抽试验表明，低透气性煤层尽管预抽瓦斯极为困难,但在合理布置钻孔、保证预抽时间等技术条件下,完全能够达到预期的抽放效果，瓦斯抽放率可达到30%以上。目前网格式穿层钻孔成为我国单一松软低透气性严重突出煤层防突的主要方法，已在突出严重的白皖等矿区推广应用.网格式穿层钻孔需要在煤层底板打岩巷，抽放成本较高。网格式穿层钻孔布置见图3.

3．3 顶板走向长钻孔抽放邻近层瓦斯

顶板走向水平长钻孔抽放邻近层瓦斯技术就是针对高瓦斯无煤柱综采或综放工作面的特点，为解决瓦斯超限问题，采用沿开采层顶板岩层走向布置迎面定向水平长钻孔代替顶板瓦斯巷抽放上邻近层瓦斯。该抽放方法与顶板岩巷抽放法、顶板穿层短钻孔抽放法相比，技术和经济上具有显著的优越性，尤其对于采掘接续紧张的矿井，其优越性更为突出。钻孔及钻场布置见图4。

顶板走向长钻孔抽放邻近层瓦斯技术在安徽淮南、重庆、河南平顶山、辽宁阜新、铁法等20多个矿区（160个矿）推广应用,瓦斯抽放量和抽放率大幅度提高，该抽放方法为我国高瓦斯煤层群抽放探索出一条新路子，为煤炭生产实现安全高效提供了技术保障.

3．4厚煤层开采采空区抽放

对于厚煤层分层开采或综放开采时，采空区内丢煤较多，加上邻近层、围岩瓦斯的涌出，使采空区瓦斯涌出量较大，进行采空区瓦斯抽放非常必要。

厚煤层半封闭采空区瓦斯抽放方法首先在抚顺矿区试验成功，主要在采空区后部采用埋管抽放或设引巷密闭插管抽放，埋管抽放法是将抽放瓦斯管埋设在采空区起采线附近,如图5所示，该方法在抚顺矿区普遍采用，工作面瓦斯抽放率可达80％.