煤层卸压和井下瓦斯综合抽采技术及方法

煤层卸压和井下瓦斯综合抽采技术及方法探讨
摘要近几年来，随着煤矿井下开发的深度不断的增加，煤矿生产的不断发展，矿井的瓦斯量也在随着不断的增加，仅仅依靠通风方法来解决瓦斯的问题对于现在来说已经不合理了，特别是在对煤层卸压，瓦斯抽采技术的要求也越来越严格，瓦斯的有效抽采对治理瓦斯有着重要的意义。

本文首先了解我国煤层气的主要特征，阐述井下抽出来的瓦斯的作用，探讨煤层卸压和井下瓦斯综合抽采技术，总结综合抽采的方法。

关键词煤矿卸压区；井下瓦斯；抽采技术；抽采方法
中图分类号td82 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）94-0074-02
我国是煤层瓦斯资源储量比较巨大的国家之一，据相关数据的研究，在2010年我国的煤层气源量在世界上居于第三位，主要分布在我国的华北以及西北地区。

对于煤矿井下瓦斯的抽采是开始于上个世纪50年代初，发展到现在已经有几十年的历史，煤矿井下瓦斯的抽采已有最初的保障煤矿安全生产发展到现在的安全能源环保综合开发的抽采，抽采的技术已经由过去的对高透气性煤层进行本煤层的抽采发展到针对各个类型的煤层，采用不同的抽采方法。

对于抽出来的瓦斯也可以变废为宝，为我们所用。

本文首先了解我国煤层气的主要特征，阐述井下抽出来的瓦斯的作用，探讨煤层卸压和井下瓦斯综合抽采技术，总结综合抽采的方法。

1我国煤层气的特征
1.1煤层对于瓦斯的压力比较低
据调查研究发现，由于我国的煤层瓦斯的压力梯度变化比较大，在矿井中侧煤层裂缝间的瓦斯压力，东北地区最低的是每米一千二百千帕，四川地区最高的为每米是十三万千帕，但是，从目前来看，我国的煤层间的瓦斯压力还是比较小得。

1.2煤层对于瓦斯的吸附能力比较高
在我国的煤层勘探中可以看出，煤层对于瓦斯的吸附力比较高，主要是受到各种因素的影响，其中包括温度、压力、岩性、矿物的含量以及水分的含量等等，因此，导致了在瓦斯的抽采过程中出现抽采的成本比较高，并且抽采的效率低，最终的抽采效果也不是很好。

1.3主要受到地质构造的影响
一般我国的煤层地质结构比较的复杂，并且煤层大多位于封闭性的地质结构中，透气性比较差，对瓦斯的抽采是非常不利的，非常容易造成瓦斯的集聚，造成在煤层区出现高压瓦斯的集中，对瓦斯的抽采是比较困难的。

1.4 煤层的瓦斯渗透率不高
由于我国的地形限制，在一般情况下，煤层的渗透率是比较低得，据数据研究显示最高的还是抚顺的煤层渗透率，达到了0.6md～3.7md，然而我国的大多地区的测得的煤层渗透率是比较低得，大多都是在0.001md以下，与美国的煤层渗透率是无法比拟的，对于
安徽淮南矿区，由于各主要煤层的孔隙度低（0.022%～4.3%），造成淮南矿区的低渗透率（0.08～0.21）×103平方微米。

因此无形中增加了瓦斯抽采的难度。

2煤层卸压下得瓦斯抽采钻孔应坚持的原则
下面以某一煤矿为例，如下图1所示，对煤层卸压下得瓦斯进行抽采钻孔应该坚持的原则，
2.1井下钻孔的原则
1）对于在十煤层进行钻孔的原则：十煤层主要高位置的钻孔，相对是比较困难的，主要是用于采空区瓦斯的抽采，最终的目的是为了解决上禹角的瓦斯。

钻孔的空口主要是在煤层面的风巷下面，距离风巷的距离在六道50m之间，终孔的位置在工作面的冒落裂隙带里面，必须要求有三个钻孔是在冒落裂隙带里；
2）对于中间煤层进行钻孔坚持的原则：在7、8、9煤层的26m 左右的位置进行层位的施工岩石巷道，然后在每个钻场进行四个钻孔，并且四个钻孔的最终孔是在7、8、9煤层的中间，煤层倾向的方向控制的距离是在40m左右长短，这样主要是为了形成一个40m ×40m的网格，有利于稳固。

钻孔的孔口与钻孔的终孔的距离保持在80m以上，这样是为了避免钻孔不遭到采动得破坏，保证充足的时间进行服务。

2.2地面钻井的原则
由于工作面的陷落法在开采的时候顶板进行岩移，为了达到充分开采的目的，这个位置的下沉量是比较大的，相对活跃期市比较场
的，因此，把钻孔的位置选择在8、9煤层的沉降中心，这个位置是瓦斯抽采的最佳位置。

另一方面，这一煤矿的卸压区的地面钻井抽采的半径一般是220m左右，所以，对于工作面与钻孔之间的设计成220m的最佳距离。

对钻井的终孔套管，在进行下筛管之前，应该对其进行清理，以免堵塞通道。

3煤矿卸压区和井下瓦斯综合抽采的方法
煤矿的卸压区，进行煤层的采掘，在采掘的影响下，容易对围岩的应力进行重现的分布，在卸压区的煤层容易膨胀导致变形，从而大大的增加了煤层透气系数，因此，在这样的环境下，进行打钻抽对瓦斯进行抽采，能够提高瓦斯的抽出量，同时能够组织瓦斯流向工作的地方。

3.1边掘边抽
对煤层的进行采掘的同时，也应该进行瓦斯的抽采，一边采掘煤矿，一边进行瓦斯的抽采，这样以来，能够充分提高瓦斯的抽出量，不让瓦斯流向工作的范围，避免造成瓦斯的不必要流失。

3.2边采边抽
在进行采掘煤矿时，应该坚持使用平行钻孔法和应向钻孔法相结合的方式，两种方式相交叉使用。

3.3井下瓦斯抽采技术应该坚持的原则
依据我国煤层气渗透率比较低特点，在对煤层进行采掘的过程中，容易造成岩层的移动，从而增加煤层的渗透性，在这时，应该进行瓦斯的高效抽采。

对于矿井以下的瓦斯抽采方法主要是根据煤层的的条件、瓦斯的来源以及巷道的布置、进行瓦斯抽采的目的等因素来综合考虑的，并且在对瓦斯抽采时应该坚持以下几个原则：
1）对于一些厚煤层以及煤层群的，地面施工钻孔比较方便，瓦斯的含量也比较高，通常采用地面钻孔的方式进行瓦斯的抽采；2）最大限度的使用开采巷道，采用综合的抽采方法，如果有必要时应该进行瓦斯抽采的专用巷道，这样有利提高瓦斯的抽采效率；
3）如果遇到围岩的瓦斯容量比较大，同时溶洞以及裂隙带有瓦斯，这时应该采用围岩瓦斯抽采的方法，提高其安全性。

4如何将煤层卸压区的瓦斯变废为宝
4.1可以进行发电
煤层气在煤矿中称之为瓦斯，据相关调查研究发现，我国的内陆煤气层的资源量主要36.9亿万m3，与陆地上的常规天然气资源量同等，在天然气的量仅仅低于加拿大以及俄罗斯，煤层气中的主要成分就是甲烷，甲烷在空气中的浓度能够达到14%左右时，就能够发生爆炸，这也是煤矿出现爆炸的主要原因。

煤层气如果不加以利用，直接排放到大气中，就会产生温室效应。

可以将煤层气加以利用，进行发电，能够有效的解决煤矿瓦斯爆炸事故。

同时对于改善煤矿的采掘工作有着很大的作用，同时又能够减少温室气体的排放。

最终实现保护生命以及保护资源以及环境的三重效果。

应该严格按照煤矿安全管理部门的要求进行煤层气的瓦斯抽采，同时瓦斯
抽采的系统能够正常运行；
其次，瓦斯的抽放量达到每年100万立方米，同时瓦斯的浓度在20%左右。

具备以上两个条件就能够建立瓦斯电站，更方便进行瓦斯的发电，能够实现以利用促进抽采，以抽采实现安全的良性循环模式，如下图2所示：瓦斯电站示意图。

4.2供附近居民使用，作为民用气
煤层卸压的瓦斯进行抽采上来，通过建立地下管道，能够很好的将其改为民用天然气。

尽管这个过程有一定的难度，但是，每一年的煤矿下得煤层气就有万立方米，它不仅给煤炭开采带来了难度，也威胁着开采人员的生命安全。

特别是煤层气主要含的就是甲烷，当浓度当到一定的标准时，容易发生爆炸。

因此，进行地下管道的建设是非常有必要的。

将抽采上来的瓦斯运输到管道，直接通向附近居民区，让他们作为民用气，同时也可以通向汽车加气站，是一些汽车使用无污染的天然气，这样一来，不仅解决了存在的安全风险，同时也提高了瓦斯的利用率，节约了我国的天然气资源。

5 结论
我国的煤层构造以及煤层气的特殊性，在进行煤矿的开采以及井下瓦斯的抽采中，应该结合当地的实际情况，采用合理的抽采方法，能够有效的对瓦斯进行抽采，取得最佳的抽采效果。

将抽采上来的瓦斯可以进行发电也可以作为民用气，这样一来，不仅降低了安全事故，同时也是煤矿开采比较容易进行，节约了能
源，实现保护环境以及提高经济效益、社会效益等，真正的实现变废为宝。

参考文献
[1]张新民，庄军，张遂安.中国煤层气地质与资源评价[m].北京：科学出版社，2002.
[2]李明好.下保护层开采卸压范围及卸压程度的研究[d].淮南：安徽理工大学，2005.
[3]俞起香.矿井瓦斯防治[m].徐州：中国矿业大学出版社，1992.
[4]韩保山.煤矿井下瓦斯抽采数值模拟模型初探[j].中国煤层气，2007（01）：16-18.
[5]姚宁平.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术[j].煤矿安全，2008（10）：34-37.
[6]石智军，姚宁平，叶根飞.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术与装备[j].煤炭科学技术，2009（7）：6-9.
[7]盛燕宇.论采空区瓦斯分布规律及瓦斯抽采方法的研究[j].
科技创新导报，2012（10）： 11.。