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安全环保
煤矿瓦斯综合抽采技术探究
2020-07-3137
 摘要:我国的煤炭开采技术不断更新,煤炭的开采深度也在不断增加,但同时遇到的煤炭开采问题也越来越复杂,其中最重要的瓦斯灾害也越来越频繁,并逐渐成为制约我国煤炭生产安全的重要影响因素。在此情况下,加强煤炭瓦斯抽采技术的研究,可以有效提升煤炭瓦斯抽采效率,从而降低煤矿内部瓦斯浓度,减少瓦斯灾害的发生,促进煤矿安全生产。

关键词:煤矿;瓦斯抽采;煤矿瓦斯

一、煤矿瓦斯综合抽采工作的重要性

煤炭瓦斯是在煤形成的过程中生成的,主要包括生物化学成气和煤炭化变质两个阶段,每一层瓦斯的含量也存在较大的差别。[1]我国主要煤层瓦斯的渗透性较差,压力低,煤炭开采过程中瓦斯抽采的难度也在不断增加,加强煤矿瓦斯抽采技术的深入研究,对于提升煤矿的生产安全具有重要意义。煤矿瓦斯抽采技术多种多样,也存在较大的差异,根据时间划分可以分为采前抽采、采中抽采以及采后抽采。根据抽采对象的不同,又可以分为煤层抽采、掘进工作面抽采。根据抽采方式的不同,可以分为钻孔式、地面钻井式和埋管抽采式。不同的抽采技术之间存在紧密的联系,根据开采煤矿的特点、地质情况以及瓦斯含量等等选择出最适合的抽采方式,提升瓦斯抽采效果,保证煤炭安全生产。瓦斯爆炸是我国煤矿的主要事故原因,瓦斯积聚到一定程度,可能会导致人呼吸短促甚至死亡。煤炭大量排放瓦斯不仅浪费能源,还严重污染环境。煤矿瓦斯抽采可以做到预防瓦斯超限,减少瓦斯积聚,促进煤矿通风,提高煤矿强度,减少煤矿存储瓦斯的能量,从而防止瓦斯突出,利用洁净高效能源,减少对环境的污染。[2]在煤矿开采前进行瓦斯开采工作,可以有效降低煤矿开采时的瓦斯含量,降低煤层压力,保证煤矿开采时的安全性。在煤矿开采时做好瓦斯抽采工作,可以有效控制瓦斯浓度和工作面的回风流,确保瓦斯开采效率,保证煤矿开采工作的顺利进行。在开采结束之后进行瓦斯抽采,可以保证煤矿内部的良好通风,避免瓦斯外泄,保证工作人员的生命安全。对密闭采空区内部进行瓦斯抽采,对抽采到的瓦斯进行综合利用,可以提高资源利用率,在瓦斯抽采的不同环节都要注意与其相匹配的参考指标,确保煤矿瓦斯抽采指标满足要求。在进行煤矿开采工作的同时提高煤矿开采效率,保证井下工作人员的生命安全。

二、常见的瓦斯抽采方式

(一)采前抽采

采前抽采主要针对煤层中瓦斯含量和压力降低的情况,可以有效改善瓦斯突出的风险,单一煤层具体的抽采方式是利用长钻孔顺层递进掩护法、穿层钻孔抽采法、地面钻井抽采法等等。大部分中国煤层透气性系数低,浅层资源接近枯竭,煤矿开采深度逐步增加,高瓦斯、高地应力、高低温等灾害发生率也在不断增加。抽采钻孔间距不能太大,煤层群首先要实施卸压瓦斯抽采和保护层开采,卸压瓦斯抽采主要包括地面钻井法和底板岩巷网格穿层法。

(二)采中抽采

采中抽采主要为了保证煤矿开采工作面的安全,要保证工作面的通风,一般U型通风工作面选择采矿区埋管抽采法、地面钻井抽采法、插管抽采法等,Y字形通风工作面一般选择沿空留巷埋管抽采法、穿层钻孔抽采法、地面钻井抽采法等。一旦工作面瓦斯涌出量超过了一定标准,都要选择走向高抽巷法,具备外错尾巷的工作面一般选择大直径倾斜钻孔法进行瓦斯抽采工作。[3]

(三)采后抽采

采后抽采主要针对顶部裂隙以及密闭采空区,可以提高瓦斯抽采率,也可以有效提升瓦斯资源利用率,主要采用井下穿层钻孔法、地面钻井法和密闭埋管抽采法等。

三、煤矿瓦斯抽采的几种新技术

(一)多重开采下向泄压增透瓦斯抽采技术

在煤矿多重卸压开采后,采用预先布置巷道和砖层钻孔的抽采方式泄压瓦斯,大幅度降低瓦斯压力,增加煤层透气性,从而提升抽采效率。[4]

(二)沿空留巷煤与瓦斯共采技术

随着采煤T作业面的推进,采用适当的巷旁充填方法隔绝采空区,根据采空区留下的巷道在回采工作面一侧留下尾巷,从而形成Y形通风道排放瓦斯,可以有效改善工作环境,提高安全生产水平。布置瓦斯抽采钻孔可以开采煤炭资源,卸压瓦斯,实现煤与瓦斯共采布局,解决上隅角瓦斯积聚问题,降低瓦斯浓度。

(三)钻割一体化增透卸压抽采技术

我国的煤层主要为低透气性煤层,瓦斯抽采非常困难,单一的低透气性煤层常规的抽采方法无法发挥作用,钻孔的影响范围较小,施工量大,抽放效率低,钻割一体化增透卸压抽采技术可以扩大钻孔有效影响范围,从而提升瓦斯抽采效果。[5]钻割一体化技术是将高压磨料射流技术与钻孔施工技术相结合,在钻孔过程中钻机配合钻杆送入的风或水进行排粉,从而完成钻进作业。钻进结束后,转机停止转动,进行退钻作业,高压泵站加压,在水压达到预定压力之后,清水与高压磨料产生的磨料粒子相混合,从而完成由直向钻孔到侧向割缝的切割,通过阀门控制高压磨料与水的开关,达到随时钻进和割缝的要求,从而实现钻割一体化。

四、结语

煤矿瓦斯关系着煤矿的安全生产,对于井下工人的生命安全具有重要影响,因此煤矿瓦斯抽采技术的研究和更新对于煤矿安全生产具有重要意义。在煤矿瓦斯抽采技术应用过程中不断研究更新抽采技术,根据煤层的开采现状和阶段,选择适当的瓦斯开采方式,提高煤矿瓦斯抽采效率,从而实现资源利用率的提高以及煤矿的安全生产,保证井下工人的生命安全,促进我国煤矿开采产业的顺利发展。

参考文献:

[1]周俊.煤矿井下瓦斯抽采钻孔封堵技术的研究现状及发展方向[J].矿业安全与环保,v.44;No.236(06):74-78.

[2]胡彬健.煤矿瓦斯综合抽采技术及应用[J].内蒙古煤炭经济,2017.

[3]李红英.煤矿在线瓦斯抽采管网监控系统技术研究及应用[J].煤炭工程,2017(12):83-85.

[4]杨鹏.煤矿瓦斯抽采技术及发展趋向研究论述[J].山东工业技术,2017(13):82.

作者:马坤 单位:枣庄矿业集团矿业管理有限公司东于煤业分公司

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