＊宋晉云

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司 山西 048000）

引言

煤炭是工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的能源之一，所以煤炭開采的高質(zhì)量和高效率關(guān)系到經(jīng)濟(jì)的發(fā)展強(qiáng)度。但是因?yàn)楦鱾€(gè)方面的因素影響導(dǎo)致了現(xiàn)階段的煤炭開采條件并不是很理想，從而影響到了煤炭的開采程度和煤炭企業(yè)的發(fā)展。而其中瓦斯的含量增加是最為直接的影響因素。所以加強(qiáng)煤炭開采過程中瓦斯抽取的途徑好壞是很重要的，但是在現(xiàn)有的技術(shù)和手段有限的條件下怎樣完成這一指標(biāo)也顯得更為重要，對(duì)這方面的研究和分析也是有待解決的問題。

1.煤礦瓦斯抽采的目的和重要性

在煤礦的開采過程中造成的瓦斯是需要及時(shí)安全地排出煤炭開采地工作地點(diǎn)，否則就會(huì)造成難以挽回的后果，所以對(duì)煤礦瓦斯抽采的目的和重要性不可忽視，其目的和重要性有以下幾點(diǎn)。

第一，將瓦斯進(jìn)行抽采可以在很大程度上減少井內(nèi)的瓦斯含量，提升作業(yè)環(huán)境的通風(fēng)效果，保證良好的工作環(huán)境。

第二，提高煤炭的開采質(zhì)量，讓煤層間的瓦斯含量有所減少，這樣就不會(huì)讓煤層和瓦斯兩者出現(xiàn)碰撞，從而減少事故瓦斯爆炸的發(fā)生率。

第三，在廣義上瓦斯在能源方面也是不可多得和具有環(huán)保的清潔型能源，將瓦斯抽取出來可以再次利用，從而提升了能源的利用率，也會(huì)起到保護(hù)環(huán)境的效果。

現(xiàn)如今，國(guó)家對(duì)瓦斯可以產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也越來越重視，有關(guān)部門也公布了一些相關(guān)的法律法規(guī)，并對(duì)其進(jìn)行了完善，在這一套法律的支持下，瓦斯的抽采工作也得以更好地進(jìn)行。值得注意的是，如果對(duì)開采煤礦中產(chǎn)生的瓦斯進(jìn)行有效合理的處理，可以利于煤礦內(nèi)部的開采，保護(hù)開采人員的人體健康，還可以阻止瓦斯擴(kuò)散到空氣中，起到保護(hù)環(huán)境、減少污染的目的。從這些出發(fā)點(diǎn)來看，提高煤礦瓦斯抽采效果是必須實(shí)行的，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)有著非常關(guān)鍵的作用。

2.有效提高煤礦瓦斯抽采效果途徑的分析與探討

(1)采用合適的抽采技術(shù)手段

就目前而言，我國(guó)煤礦開采過程中采用的抽取技術(shù)，且應(yīng)用最為廣泛的有以下幾種：

第一種是地面鉆井前的瓦斯抽采技術(shù)，這一技術(shù)是通過三個(gè)階段來進(jìn)行瓦斯的抽采，也就是完井階段、煤層透氣性改造階段、排水抽氣階段這三個(gè)階段。因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)誕生于20世紀(jì)，相對(duì)來說這個(gè)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟和完善了，特別是在壓裂（如圖1）和排采兩個(gè)技術(shù)層面有著更為顯著的效果。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)主要采用了前置液、頂替液壓裂等方式來實(shí)現(xiàn)抽采結(jié)果，并且在一些地區(qū)會(huì)用二氧化碳?jí)毫羊?qū)替技術(shù)來進(jìn)行煤礦瓦斯的抽采。經(jīng)過分析和實(shí)踐證明這一技術(shù)的成果顯著，有著很高的實(shí)用效果，值得廣泛應(yīng)用和推廣。

圖1 壓裂抽采技術(shù)

第二種是在井下穿層鉆孔抽采技術(shù)。本技術(shù)通常應(yīng)用于煤礦被保護(hù)層的瓦斯抽采，其原因在于很好的實(shí)現(xiàn)抽采效果，同時(shí)可以提高卸壓瓦斯的抽取。

第三種是井下巷道抽采技術(shù)（如圖2）。這個(gè)技術(shù)主要應(yīng)用在被保護(hù)層的斷裂的煤層處，這也是因?yàn)槠洫?dú)特的功能特點(diǎn)。具體來說又有高抽巷法、傾斜高抽巷法。就具體現(xiàn)實(shí)情況而言，煤礦應(yīng)該總結(jié)現(xiàn)有的所有煤礦瓦斯抽采技術(shù)，煤礦的工作者應(yīng)該考慮煤礦的內(nèi)部環(huán)境和當(dāng)?shù)乩淼刭|(zhì)情況來選擇最為合適的技術(shù)手段，只有這樣才可以達(dá)到最好的抽取效果。

圖2 井下巷道抽采技術(shù)

(2)注重煤礦瓦斯抽采細(xì)節(jié)

我們都知道細(xì)節(jié)決定成敗，這同樣也適用于開采煤礦的高危險(xiǎn)工作行業(yè)。因此在抽采瓦斯的過程中要增加鉆孔數(shù)量和對(duì)鉆孔位置進(jìn)行調(diào)整規(guī)劃，適當(dāng)增加抽采的范圍和區(qū)域。這也就要求及時(shí)觀察煤礦內(nèi)部的情況和地質(zhì)情況，還需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯異常的地點(diǎn)并解決問題，這樣會(huì)減少不必要的損失，提高煤礦的開采效率。也需要結(jié)合煤礦的實(shí)際開采情形，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，針對(duì)卸壓帶也要進(jìn)行充分的設(shè)置，以便減少注水時(shí)帶來的壓力和破環(huán)力度，要及時(shí)的調(diào)整應(yīng)力需求，從而解除瓦斯的危險(xiǎn)。再者要極大程度上對(duì)井內(nèi)實(shí)行通風(fēng)，加強(qiáng)空氣的流動(dòng)性和瓦斯的流動(dòng)，減輕瓦斯的內(nèi)部濃度。

通常情況下，煤層內(nèi)部的通風(fēng)效果越好就能越有利于瓦斯含量的減少，而煤層的透氣不好會(huì)使得瓦斯含量加重。另外，在采用瓦斯抽采技術(shù)時(shí)因?yàn)檫m用機(jī)械和煤礦開采深度不斷提高，就會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生損害，對(duì)地層運(yùn)動(dòng)會(huì)有影響，直接造成瓦斯含量在不斷地增加，也就致使單一的抽采手段無法滿足效果，這時(shí)候就需要采取多種手段同時(shí)進(jìn)行。

要保證煤礦開采的效率和質(zhì)量，就需要研究和開發(fā)出新的綜合型的技術(shù)以達(dá)成目的。最后是要有封口措施，采用高質(zhì)量高環(huán)保的材料來封口，保證作業(yè)的穩(wěn)定性。例如可以適用聚氨酯材料來進(jìn)行處理，這也是因?yàn)榫郯滨ビ兄蛎浵禂?shù)高、凝固時(shí)間短、收縮率小等等的特性。另外還要注意的是在使用聚氨酯進(jìn)行封口處理時(shí)要保證封口長(zhǎng)度在5m以上，這可以保證很好的封口效果。

(3)完善并落實(shí)瓦斯抽采使用制度

制度是一切的指導(dǎo)方向和指導(dǎo)思想方針，所以要想提高煤礦瓦斯的抽采效果，煤礦行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)人和相關(guān)部門就需要制定科學(xué)合理的管理措施和制度，在管理意識(shí)上也要提升意識(shí)。

具體的講就是要建立一個(gè)科學(xué)的抽采技術(shù)隊(duì)伍、配上最為專業(yè)的設(shè)備、安裝一些完整的檢測(cè)和監(jiān)管系統(tǒng)等入手，將措施和方針實(shí)施好才可以有效提高煤礦的抽采效果。在此之間，要對(duì)相關(guān)的法律法規(guī)進(jìn)行完善和修正，這可以保證在法律的保護(hù)下安全有效的進(jìn)行工作。在現(xiàn)階段對(duì)煤礦瓦斯的抽采途徑效果進(jìn)行分析和探討是非常重要和具有價(jià)值意義的，通過分析發(fā)現(xiàn)影響煤礦的開采效率的重要原因在于政策的不完善。這需要政府部門盡快做出相應(yīng)的解決辦法。再者就是要對(duì)瓦斯的使用進(jìn)行合理的規(guī)劃，充分利用瓦斯資源，開發(fā)出瓦斯發(fā)電途徑的保護(hù)，并做出一些優(yōu)惠政策，這樣會(huì)鼓勵(lì)企業(yè)加入到瓦斯發(fā)電中來。

(4)合理選擇抽采方法

煤礦瓦斯的抽采效果的提高是要使用更加專業(yè)合理的方法，在進(jìn)行方法的選擇時(shí)要分析出煤層狀況和煤的儲(chǔ)存含量、瓦斯的含量來源、煤礦開采的布置和深度以及當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件。這就需要多部門之間進(jìn)行充分合作，以保證瓦斯抽采可以順利有效地進(jìn)行。在針對(duì)瓦斯的來源時(shí)要采用不同的方法來進(jìn)行，這就需要工作人員注意瓦斯的產(chǎn)生來源并選擇出合理的抽采方法，如圖3，瓦斯抽采流程7步驟。

圖3 瓦斯抽采流程7步驟

3.采煤工作面瓦斯抽采設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

(1)設(shè)計(jì)加密孔

在煤礦瓦斯的抽采時(shí)要針對(duì)鉆孔的間距進(jìn)行調(diào)整，減小孔距和加大孔的密度。事實(shí)證明，各個(gè)孔之間的距離越小，則抽采效果更加明顯。在實(shí)際的工作當(dāng)中要根據(jù)工作面的不同情況來進(jìn)行打孔和采用不一樣的孔半徑組成孔組。尤其是在軟煤層中更要加大鉆孔力度，并控制好孔的深度，保證足夠的工程量。通過確定孔的半徑來提高抽采效果。

(2)鉆孔直徑設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

在抽取過程中也要研究鉆孔的直徑，需要結(jié)合煤層條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和瓦斯含量來確定孔的直徑。一般情況下都在75-120mm之間，特殊情況也可以在42-75mm之間。如果孔直徑越大，煤層的瓦斯流出的表面積也會(huì)越大，抽采效果也就越好，有利于瓦斯的排出。所以要結(jié)合煤礦的實(shí)際情況來因地制宜來進(jìn)行直徑設(shè)計(jì)，在合理的情形下要盡可能去選擇最大的直徑。

(3)地面鉆孔抽采與定向鉆機(jī)的有效利用分析

有一個(gè)好的規(guī)劃是非常重要的，要提前預(yù)知煤層的瓦斯情況，對(duì)本煤層抽采進(jìn)行有效補(bǔ)充。還要在設(shè)計(jì)鉆孔時(shí)要深入了解預(yù)抽時(shí)間，確定抽采的范圍。使用一些高效可以定向進(jìn)行長(zhǎng)度鉆孔，可以不需要巷道來擴(kuò)大瓦斯的預(yù)抽時(shí)間和范圍。

(4)選擇合適的設(shè)備

就現(xiàn)在而言，目前的設(shè)備是有限的，所以要選擇最為合適的抽采設(shè)備來進(jìn)行煤礦瓦斯的抽采。工作人員應(yīng)該要向國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)學(xué)習(xí)，從中學(xué)習(xí)到更為寶貴先進(jìn)的東西，從而引入到自己的工作當(dāng)中去，完善自己的工作來提升抽采效果和目的。機(jī)械化的使用可以方便抽取，在選擇設(shè)備時(shí)充分考慮礦井的實(shí)際情況和地質(zhì)原因。引進(jìn)一些先進(jìn)的設(shè)備來進(jìn)行抽采，還可以對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行改良和改造，達(dá)成完美抽采效果，如圖4。

圖4 瓦斯抽采設(shè)備

4.結(jié)束語

結(jié)合上述的情況，在新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件下，煤礦的生產(chǎn)發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，對(duì)煤礦瓦斯的抽采進(jìn)行分析有著更為實(shí)際的意義和價(jià)值。如果能夠在很大程度提高瓦斯的抽采效率可以給工作人員提供安全保證，還可以對(duì)瓦斯進(jìn)行合理化高效果的利用，同時(shí)也促進(jìn)了煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有利于社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展。

煤礦的瓦斯抽采是一個(gè)復(fù)雜的過程，這其中是需要力學(xué)、機(jī)械電子、施工管理等多方面的理論知識(shí)，這就需要定期對(duì)工作人員進(jìn)行理論知識(shí)和工作能力的考核，另外還要培養(yǎng)出作業(yè)人員的工程實(shí)踐分析能力，使得抽采工作可以順利進(jìn)行。就目前而言，要學(xué)會(huì)滲流理論、高校抽采設(shè)備和煤層增透等方方面面的理論知識(shí)基礎(chǔ)的支撐，要結(jié)合實(shí)際情況來制定更為合適的方案與措施。

希望通過不斷地對(duì)煤礦瓦斯的抽取效果分析和探究，逐漸提高煤礦地開采質(zhì)量和效率，提高對(duì)瓦斯的利用率，保護(hù)工作人員的生命安全，避免造成讓人難以計(jì)量的損失，堅(jiān)信在這一方面會(huì)取得更好的進(jìn)步和發(fā)展。