任硯東

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，以及煤礦瓦斯技術(shù)管理水平的提高，煤礦瓦斯事故量有所下降，瓦斯治理方面也取得了比較大的成果，但是，由于開采深度的增加和一些問(wèn)題的出現(xiàn)，以及相關(guān)因素的影響，煤礦瓦斯危險(xiǎn)性越來(lái)越強(qiáng)。而煤礦瓦斯同時(shí)也是一種可以合理利用的資源，可以作為能源被應(yīng)用于許多行業(yè)。鑒于中國(guó)地質(zhì)條件的復(fù)雜性，再加上中國(guó)大多數(shù)煤礦都屬于高復(fù)雜性的礦區(qū)，以及煤層的滲透性較差等，對(duì)中國(guó)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)造成了一定的影響和阻礙。

關(guān)鍵詞：煤礦;瓦斯抽采;抽采技術(shù)

引言

隨著開采深度的增加，地應(yīng)力和煤層氣含量增加，但煤層滲透率下降，煤礦瓦斯開采和瓦斯災(zāi)害防治更難實(shí)現(xiàn)。煤礦氣體是一種溫室氣體，在井下是一種危險(xiǎn)氣體。但通過(guò)提高煤層透氣性，提高瓦斯開采利用效率，可將這種有害溫室轉(zhuǎn)化為清潔能源。

1煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)概述

在煤礦生產(chǎn)階段，煤礦瓦斯抽采方法較多，根據(jù)煤層開采時(shí)間可以將其劃分成采前抽采、采中抽采和采后抽采;根據(jù)瓦斯抽采對(duì)象可以將其劃分成本煤層抽采、回采工作面抽采、鄰近層抽采、采空區(qū)抽采和掘進(jìn)工作面抽采;根據(jù)抽采方式可以將其劃分成地面鉆井抽采、鉆孔抽采（順層鉆孔和穿層鉆孔）、埋管抽采和巷道抽采等。實(shí)際上，并不是將上述抽采方式按照一定的方式組合在一起就是煤礦綜合瓦斯抽采。通常情況下，對(duì)于一個(gè)煤層、一個(gè)礦井而言，通過(guò)單一的瓦斯抽采方并不能使礦井瓦斯問(wèn)題得到有效解決，此時(shí)要對(duì)煤層地質(zhì)、瓦斯賦存等給予綜合考慮，通過(guò)技術(shù)方案論證來(lái)對(duì)不同抽采方法進(jìn)行優(yōu)選和組合，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯的最大化抽采。在煤礦瓦斯綜合抽采過(guò)程中，要確保抽采效果滿足采前、采中、采后瓦斯抽采考核標(biāo)準(zhǔn)，這樣即可以確保工作面的安全采掘，而且還可以降低瓦斯突出概率，保證礦井的安全、高效生產(chǎn)。

2煤礦瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展階段

對(duì)于中國(guó)的煤礦瓦斯抽采來(lái)說(shuō)，前后所采取的幾個(gè)主要理念分別為以局部防突并進(jìn)的措施為主、先進(jìn)行抽汲再進(jìn)行開采、抽汲和開采均要達(dá)標(biāo)和針對(duì)一個(gè)區(qū)域首先開展防突。隨著煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，瓦斯抽采技術(shù)也在不斷提高。針對(duì)中國(guó)存在的一些透氣性較差且瓦斯含量較高的煤層，采用布孔式的抽采方式來(lái)抽采瓦斯，效果差強(qiáng)人意。而這種常規(guī)的開采方式也難以保證安全，增加了危險(xiǎn)發(fā)生的概率。1960年以后，人們做了大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)解決類似煤層的開采問(wèn)題，也對(duì)多種抽采方式進(jìn)行了改進(jìn)和強(qiáng)化。例如：利用水利作用產(chǎn)生的壓力來(lái)對(duì)煤層進(jìn)行割縫，利用擴(kuò)大鉆具的直徑和進(jìn)行爆破等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)該類煤層的強(qiáng)化抽采。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)方法對(duì)于該類煤層的開采效果良好，但是該方法仍處于實(shí)驗(yàn)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的階段，所以還未得到大范圍的普及和推廣。

3適合中國(guó)的瓦斯抽采技術(shù)

3.1采前抽采技術(shù)

采前排水的主要目的是降低礦井瓦斯含量和礦井壓力，降低瓦斯事故發(fā)生的概率。單煤層抽放技術(shù)包括長(zhǎng)鉆孔順層遞進(jìn)式屏蔽瓦斯抽放法、地面鉆孔抽放法、順層鉆孔和順層鉆孔瓦斯抽放法。由于中國(guó)煤層的滲透性較差，施工人員應(yīng)根據(jù)礦井的地理位置盡量縮短鉆孔間距，并控制鉆孔間距。煤礦開采人員可以采用保護(hù)層開采技術(shù)，利用底板巖巷網(wǎng)格向上鉆孔，這種技術(shù)可以降低采取煤層中的瓦斯含量，進(jìn)而減少突發(fā)事故的發(fā)生。施工人員還可以采用適當(dāng)?shù)拈_采方式進(jìn)行瓦斯抽采，保障煤巷挖掘工作可以順利進(jìn)行。隨著開采深度的不斷增加，瓦斯含量以及壓力也會(huì)不斷增加，煤層厚度較高還會(huì)增加施工過(guò)程的危險(xiǎn)性。施工人員可以采用順層長(zhǎng)鉆孔法進(jìn)行硬煤層的開采，對(duì)于淺部突出危險(xiǎn)區(qū)可以采用順層長(zhǎng)鉆孔遞進(jìn)掩護(hù)方式抽采瓦斯。應(yīng)用此種開采方式可以有效改善礦區(qū)內(nèi)部的瓦斯含量以及實(shí)際壓力，保障瓦斯開采過(guò)程可以順利進(jìn)行。此外，對(duì)于瓦斯含量比較少的煤層可以直接進(jìn)行開采。

3.2針對(duì)采空區(qū)的獨(dú)立瓦斯抽采技術(shù)

對(duì)于采空區(qū)瓦斯的開采，由于開采過(guò)程中采空區(qū)是瓦斯聚集的地方，瓦斯也可以從采空區(qū)流入到開采區(qū)域，這就形成了循環(huán)的瓦斯源。因此，對(duì)于采空區(qū)瓦斯的開采應(yīng)該采用獨(dú)立的瓦斯開采技術(shù)，目前常用的開采技術(shù)有封閉式的瓦斯抽采以及以埋管的形式進(jìn)行抽采的技術(shù)。

3.3瓦斯綜合抽采技術(shù)的應(yīng)用

某煤礦多個(gè)煤層屬于煤和瓦斯突出煤層，在實(shí)際開采過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)多次煤和瓦斯突出問(wèn)題，為了使瓦斯突出問(wèn)題得到有效避免和解決，為礦井配備了井下移動(dòng)抽采系統(tǒng)及地面永久抽采系統(tǒng)。在該煤礦中，5煤層和8煤層屬于瓦斯主要集中煤層，需要從4煤層可采區(qū)入手來(lái)抽取5煤層瓦斯，并通過(guò)應(yīng)用底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔法來(lái)對(duì)5煤層中的瓦斯進(jìn)行抽取。對(duì)于4煤的不可采位置，可以選擇底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔來(lái)對(duì)煤巷條帶中的瓦斯進(jìn)行抽取。8煤層賦存相對(duì)穩(wěn)定，隨著開采深度的不斷增加，將會(huì)提高煤層中的瓦斯含量與壓力，進(jìn)而形成瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)，此時(shí)可以借助順層長(zhǎng)鉆孔遞進(jìn)掩護(hù)區(qū)域性瓦斯抽采技術(shù)，其不僅可以使煤層瓦斯含量與壓力降低，而且還可以提高工作面掘進(jìn)速度。

3.4智能瓦斯抽采

瓦斯抽采智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)安裝在井下各抽采管道上的瓦斯?jié)舛取囟?、流量、?fù)壓、CO傳感器等采集瓦斯抽采相關(guān)參數(shù)，利用PROFIBUS總線將其傳輸至井下PLC監(jiān)控分站并將其顯示出來(lái)，PLC監(jiān)控分站將采集到的瓦斯數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，若檢測(cè)到瓦斯?jié)舛鹊陀陬A(yù)設(shè)閥值或超出極限值，啟動(dòng)聲光報(bào)警器并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)管道閥門開度進(jìn)行控制，始終將瓦斯抽采濃度控制在預(yù)設(shè)閥值與極限值范圍之內(nèi)：同時(shí)將采集到的管道氣體溫度、CO濃度值與安全報(bào)警值進(jìn)行對(duì)比處理，確認(rèn)是否存在超限情況。系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)安裝在抽采管道上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度位置進(jìn)行自動(dòng)搜尋調(diào)控，尋找瓦斯最佳抽采濃度，保證瓦斯高濃度、高效率、不超限安全抽采，滿足瓦斯抽采生產(chǎn)要求。

3.5采后抽采技術(shù)

采后抽采的主要工作內(nèi)容就是抽采頂部裂縫內(nèi)以及密封采空區(qū)的瓦斯，采后抽采技術(shù)可以提高礦區(qū)瓦斯的利用率，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。目前我國(guó)常用的采后抽采技術(shù)包括井下穿層鉆孔抽采法、地面鉆井抽采法以及密閉埋管抽采法等。采后抽采技術(shù)也是瓦斯抽采的重要內(nèi)容，因此煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)對(duì)于采后抽采技術(shù)的重視，保障瓦斯的開采安全。隨著我國(guó)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程不斷加快，社會(huì)各界對(duì)于瓦斯的需求量也逐漸提高，這就導(dǎo)致我國(guó)淺部瓦斯含量逐漸減少，深部開采技術(shù)還不完善。由于存在高地應(yīng)力以及地表溫度逐漸升高，煤礦開采事故發(fā)生的概率也隨之增加，其中瓦斯事故影響范圍較大而且事故發(fā)生次數(shù)也比較多，這就需要我國(guó)煤礦企業(yè)的管理人員加強(qiáng)對(duì)瓦斯開采工作的重視。我國(guó)煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)不斷完善自身開采技術(shù)，同時(shí)還要增強(qiáng)施工人員的開采能力以及創(chuàng)新能力，加強(qiáng)對(duì)于開采過(guò)程的監(jiān)管，保障施工過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性、規(guī)范性以及安全性。

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷進(jìn)步，社會(huì)對(duì)于瓦斯的需求量也逐漸增加。由于煤礦瓦斯開采過(guò)程較為危險(xiǎn)，因此我國(guó)煤礦開采工人必須具有較高的安全意識(shí)以及操作能力。我國(guó)煤礦瓦斯企業(yè)應(yīng)當(dāng)不斷完善自身的抽采技術(shù)，提高施工人員的工作能力，這樣才能保障我國(guó)瓦斯抽采效率，促進(jìn)我國(guó)煤礦抽采技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]程建圣.受火區(qū)威脅易燃煤層回采工作面復(fù)合災(zāi)害治理研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2018，45（4）：118-120，124.

[2]司瑞江，趙璐璐，李定啟.趙莊礦大流量水力擴(kuò)孔增透瓦斯抽采技術(shù)[J].能源與環(huán)保，2018，40（9）：54-57.

[3]齊慶杰，祁云，張建國(guó)，等.綜放工作面瓦斯抽采最優(yōu)鉆孔參數(shù)研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2018，14（6）：76-83.