摘 要：煤炭是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的原材料之一，我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量雖然更豐富但是隨著近些年不斷開(kāi)采導(dǎo)致煤炭含量越來(lái)越少，因此想要得到高質(zhì)量的煤炭需要相關(guān)部門(mén)加深煤炭挖掘的深度。眾所周知炭洞越深其中蘊(yùn)含的瓦斯量越多，若是相關(guān)企業(yè)沒(méi)有采取正確措施進(jìn)行礦井煤層瓦斯的抽取就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)人員傷亡的情況，因此本文主要參照我國(guó)的國(guó)情進(jìn)而探討高效率的瓦斯抽采設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高瓦斯;抽采設(shè)計(jì);瓦斯抽采;本煤層預(yù)抽

在進(jìn)行煤炭開(kāi)采應(yīng)該提前制定正確的方案，因?yàn)殡S著井洞的不斷開(kāi)采高濃度瓦斯泄露的可能性越大。雖然瓦斯也是工業(yè)生產(chǎn)中重要的能源但是如果沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的抽采方式就很容易導(dǎo)致瓦斯大面積涌出進(jìn)而造成一定的危險(xiǎn)。同時(shí)在進(jìn)行高瓦斯礦井管理時(shí)也需要多加小心，工作人員需要根據(jù)瓦斯的排放量確定不同等級(jí)的瓦斯礦洞進(jìn)而采取科學(xué)的管理手段。如今我國(guó)的地表煤炭層幾乎都被開(kāi)采過(guò)，而為了提高我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展相關(guān)部門(mén)需要加深礦井深度以提高煤炭開(kāi)采效率因此瓦斯的抽取工作是非常必要的。

1 瓦斯抽采設(shè)計(jì)的必要性

煤炭是不可再生資源，雖然近些年我國(guó)不斷的發(fā)展科學(xué)技術(shù)以減少煤炭的使用率，但是煤炭在我們的生活中還是必不可少的。一般開(kāi)采煤炭的手段就是挖掘礦井，但是這種方式也會(huì)造成各種問(wèn)題，例如長(zhǎng)期的挖掘容易導(dǎo)致地表塌陷，排放出大量的有害氣體等。而瓦斯是一種滲透力非常強(qiáng)的氣體，它并不溶于水，同時(shí)瓦斯的定義相當(dāng)廣泛，并不只是由一種氣體組成的，其中最常見(jiàn)的就是生活中的天然氣和煤礦開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生瓦斯。瓦斯是煤炭形成初期，大量的植物纖維素和周?chē)挠袡C(jī)物質(zhì)在高溫且高壓的條件下因?yàn)槲⑸锏淖饔帽环纸舛?，是無(wú)色、無(wú)味的氣體。而瓦斯因?yàn)槊芏确浅４笕绻傻V時(shí)間沒(méi)有注意造成其大面積的泄露就會(huì)導(dǎo)致工作人員缺氧而亡，嚴(yán)重的情況下會(huì)發(fā)生爆炸。而傳統(tǒng)的煤炭開(kāi)采工作中，很多工作人員都沒(méi)有意識(shí)到瓦斯泄露的嚴(yán)重性而是任其飄散，不僅會(huì)造成大氣污染情況而且會(huì)引起人員傷亡。因此為了保障煤炭開(kāi)采工作能夠高效率的進(jìn)行，瓦斯抽取設(shè)計(jì)是非常有必要的。

2 本煤層瓦斯抽取

2.1 掘進(jìn)工作面瓦斯抽采

不同深度的瓦斯含量是不同的，一般而言深度越深瓦斯的濃度越好抽采工作越難進(jìn)行。因此為了保障瓦斯抽取工作的順利進(jìn)行，工作人員應(yīng)該提前利用相關(guān)機(jī)器進(jìn)行瓦斯?jié)舛鹊墓烙?jì)并且采取掘進(jìn)式的工作方法。如今是大數(shù)據(jù)時(shí)代，人們只需要通過(guò)計(jì)算器就能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，因此在進(jìn)行瓦斯抽取之前相關(guān)負(fù)責(zé)人可以使用統(tǒng)計(jì)瓦斯?jié)舛鹊膶?zhuān)業(yè)機(jī)器再利用計(jì)算器進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和分析，必要的情況下可以構(gòu)建出三維立體模型，進(jìn)而工作人員能夠進(jìn)行探洞的預(yù)判然后確定抽采出相應(yīng)的瓦斯。井口的大小也是影響瓦斯抽取的重要因素之一，因?yàn)樵谝欢ǖ膲毫ο聲?huì)造成瓦斯的爆炸。而鉆洞如果過(guò)于小就會(huì)造成煤炭層中的瓦斯難以排放，持續(xù)堆積引起燃燒爆炸等一系列連環(huán)反應(yīng)，如果鉆洞過(guò)大就會(huì)造成瓦斯泄露，雖然不會(huì)短時(shí)間內(nèi)讓工作人員窒息但是長(zhǎng)時(shí)間也會(huì)導(dǎo)致施工人員的生命安全受到危害。雖然掘進(jìn)式的抽采方式比較安全但是難度比較大用時(shí)比較長(zhǎng)，如果工作人員沒(méi)有掌握一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)就很容易造成礦洞的誤判引發(fā)工程危機(jī)。

2.2 回采工作面煤炭層瓦斯抽采

回采工作面的瓦斯抽采設(shè)計(jì)比較高效，它是利用斜面式的鉆洞方式，這樣能夠進(jìn)行不同層面的瓦斯開(kāi)采工作，既可以保證開(kāi)采工作的高效率而且能夠方便工作人員的進(jìn)行鉆洞管理。一般深度深瓦斯?jié)舛却笠虼伺欧潘俣缺容^快，這樣從深層排放的誰(shuí)就能夠推動(dòng)表層瓦斯的速率。這種瓦斯抽采時(shí)工作人員需要設(shè)定進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷，回風(fēng)巷的作用一方面是為了保證瓦斯可以全部進(jìn)入抽采工具另一方面是為了控制表層瓦斯的排放速度。雖然表層的瓦斯排放速度加快能夠促進(jìn)整體工程的高效進(jìn)行但是排放量過(guò)大的話還是會(huì)造成一定的瓦斯泄露，造成環(huán)境污染。

3 裂隙帶瓦斯抽采

3.1 低位頂板巷道抽采

礦洞中并非是完全敞開(kāi)形式的，因?yàn)閹r石的分布會(huì)造成一些瓦斯難以被開(kāi)采。因此為了保證整體瓦斯能夠順利抽采完成，則需要使用各種裂隙帶瓦斯抽取的方法。對(duì)于表層的瓦斯工作人員可以在煤層的頂端重新打造出一條巷道，當(dāng)然這種巷道比較特殊主要是用各種大小不一的巖石進(jìn)行鋪設(shè)。而這條巷道的洞口選擇也是比較特殊的，一般設(shè)置在回風(fēng)巷，這樣可以保證在高濃度瓦斯的沖擊下一些裂縫之間的瓦斯可以全面的排放出。

3.2 裂隙帶鉆孔抽取法

不同地區(qū)和不同深度的裂隙帶發(fā)育情況是不完全相同的，因此在進(jìn)行裂隙帶的瓦斯抽取工作之前需要相關(guān)負(fù)責(zé)人能夠掌握采動(dòng)裂隙發(fā)育規(guī)律，確定瓦斯排放的集中區(qū)域，就能夠?yàn)殂@孔抽放確定合理的布置參數(shù)提供依據(jù)，從而能夠高效地抽取高濃度卸壓瓦斯，保證煤礦的安全生產(chǎn)。一般鉆孔的位置位于回風(fēng)巷，但是不同大小的鉆洞能夠抽采的速率是不同的。相關(guān)工作人員不能單純?yōu)榱颂岣叱椴尚识M(jìn)行肆意鉆洞，鉆洞數(shù)量一旦多就代表著瓦斯排放速度加快即使能夠全面的抽取到巖縫中的瓦斯，仍然會(huì)有大量的瓦斯氣體泄露，得不償失。

3.3 利用放水巷進(jìn)行采風(fēng)區(qū)半封閉插管抽采法

瓦斯是無(wú)色無(wú)味并且不溶于水的氣體，因此相關(guān)工作人員可以依據(jù)它這種特性，進(jìn)而在開(kāi)采層上面進(jìn)行灌水處理。這樣能夠在抽采過(guò)程中瓦斯是難以排放的，進(jìn)而形成一種半封閉的空間而工作人員可以在水中進(jìn)行插管，這樣可以緩慢的排放出瓦斯氣體。這樣的方法更安全，但是需要前期工作人員能夠特別清楚瓦斯氣體的主要聚集地這樣就可以確定封閉空間的具體方位，這種方法還有一個(gè)缺點(diǎn)就是抽采效率低，因?yàn)椴骞艿闹睆讲荒苓^(guò)大同時(shí)需要搭配篩管進(jìn)行使用，以避免瓦斯和其他氣體混合。

4 抽采鉆場(chǎng)，鉆孔的布置

4.1 鉆場(chǎng)的位置，間距，鉆場(chǎng)尺寸和支護(hù)形式

瓦斯的抽采工作并不是隨意而為的，在進(jìn)行抽采之前相關(guān)人員需要確定鉆場(chǎng)的大小，因?yàn)榇蟛糠置禾科髽I(yè)選擇的瓦斯抽采方式就是裂隙帶抽采，因而在鉆洞周?chē)枰O(shè)置出風(fēng)巷和回風(fēng)巷并且需要根據(jù)瓦斯的濃度選擇抽采工具。一般鉆場(chǎng)的位置就是在表層地面的4到6m并且和地面形成一定的角度，這樣能夠有助于瓦斯氣體的高效率排出。一般鉆洞的深度都比較深，一般在100m至150m之間，而直徑比較小一般維持在1cm里面。

在進(jìn)行鉆場(chǎng)布置時(shí)工作人員一定需要設(shè)置支護(hù)，這樣是為了防止瓦斯氣體泄露進(jìn)而污染周邊環(huán)境，同時(shí)四周支護(hù)的并不是完全封閉的，因?yàn)橥咚箽怏w一旦發(fā)生聚集現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致爆炸。所以在進(jìn)行抽采之前需要工作人員仔細(xì)檢查抽采機(jī)器是否完好并且確定抽采管并無(wú)損害。而鉆場(chǎng)的設(shè)置需要根據(jù)鉆洞的大小進(jìn)行預(yù)測(cè)，因此工作人員需要提前勘測(cè)出煤炭層的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)而利用計(jì)算器進(jìn)行鉆洞氣體抽采的動(dòng)畫(huà)演示，進(jìn)而判斷鉆場(chǎng)設(shè)置是否合理。

4.2 鉆孔布置

不同的抽采方式鉆孔的深度，直徑是不相同的，一般而言鉆孔的深度取決于瓦斯的集中區(qū)域。所以煤炭企業(yè)應(yīng)該使用專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)每一個(gè)煤層的瓦斯含量并且進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，并且根據(jù)瓦斯的濃度設(shè)置低瓦斯區(qū)域和高瓦斯區(qū)域。在低瓦斯礦井中鉆孔的直徑無(wú)需過(guò)大，只需要確保巖縫中的瓦斯氣體能夠完全抽采出。而相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯噴出的個(gè)別區(qū)域（采區(qū)或工作面）為高瓦斯區(qū)，該區(qū)應(yīng)按高瓦斯礦井管理，這種礦井在開(kāi)采時(shí)工作人員要尤其重視，并且提前做好防護(hù)措施以避免抽采過(guò)程發(fā)生意外。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)的瓦斯抽采技術(shù)還不完善，很多企業(yè)因?yàn)闆](méi)有專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)而沒(méi)有進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的瓦斯抽采工作，因此相關(guān)部門(mén)需要加大管理力度以提高我國(guó)煤炭開(kāi)采的工作效率，并且降低煤炭開(kāi)采中的風(fēng)險(xiǎn)性。

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作者簡(jiǎn)介：

趙磐（1986- ），男，山西原平人，碩士研究生，通安工程師，2013年6月畢業(yè)于太原理工大學(xué)安全工程專(zhuān)業(yè)，主要從事煤礦通風(fēng)安全技術(shù)管理方面工作。