煤矿瓦斯抽放工艺探析
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【摘 要】在井下煤炭开采过程中，矿井可能出现大量瓦斯涌出现象，为预防发生瓦斯爆炸和瓦斯突出事故需对瓦斯采取抽放措施。瓦斯抽放工艺是指采用专用设施把煤层、岩层和采空区等瓦斯抽出的专业工艺，笔者重点对煤矿瓦斯治理过程中瓦斯抽放工艺技术展开探讨，以供参考。
【关键词】煤矿；瓦斯抽放；工艺；探析
引言
煤矿瓦斯抽放是指利用专业设备将煤矿煤层、岩层和采空区的可燃气抽出的过程，瓦斯抽放技术已经广泛应用于我国煤矿生产过程中，一方面减轻了大型通风设备的负担，降低了大型安全事故的发生几率，另一方面可以变废为宝，将可燃气作为燃料供给工业生产，具有较好的经济效益。本文通过对煤矿瓦斯抽放工艺的研究，对煤矿安全生产具有一定的指导意义。
1、瓦斯抽放的目的和意义
1.1目的：矿井瓦斯抽放的目的是以减少和减轻瓦斯威胁，使煤矿可以进行安全生产，抽放瓦斯时应利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤岩层中存在或释放出来的瓦斯抽出来，输送到地面或其它安全地点并对其加以利用。若风流中的瓦斯浓度过高，则会严重威胁矿井的安全，抽放的目的就是通过抽放降低瓦斯浓度，以提高矿井安全。
1.2意义：瓦斯抽放能减少瓦斯的涌出量，避免发生瓦斯燃烧或爆炸的情况，保证矿井的安全生产，减少事故的发生和人员伤亡；瓦斯也是一种能源，可用于工业生产和人民生活服务，变害为利，创造良好的社会效益和经济效益；瓦斯抽放并得以利用可以减少瓦斯对大气的污染，从而保护生态环境。
2、瓦斯抽放原理分析
瓦斯抽放工艺中的主要应用是在地面建立瓦斯泵站，经井下抽放瓦斯管道系统与抽放钻孔连接，泵运转时造成负压，将瓦斯抽出，供给用户。瓦斯的抽放会出现两种情况，其中之一是抽出的瓦斯量小，在量小的情况下瓦斯抽出可以直接排放到大气当中，在煤矿开采过程中瓦斯的产生主要来源于采空区，其中采空区又叫回采工作面，这是煤矿瓦斯抽放的重点，这是由于采空区瓦斯流量较大并且来源稳定，煤矿采空区抽放方法还是很多也不能统一，但是在不同的要求条件下抽放要求和抽放效果也不同。采空区的治理方法主要是采用抽放这种方式。
3、瓦斯抽放方法选择
瓦斯抽放的方法需要从多个方面进行综合的分析和方法的选择，其中基本原则就是要适应当下开采煤层的储存状态以及开采煤矿巷道的布置情况，要综合根据当地地质条件以及开采技术进行分析和科学的选择。
3.1 抽放开采煤层本身的瓦斯
在开采厚煤层时瓦斯的主要产点就是开采层本身，常见的掘进方式就是在正式的煤矿掘进前，从底板岩石巷道打钻穿透煤层，插入钢管并密封，然后通过专业机械将瓦斯从插管中抽出，不同的情况下要根据具体的瓦斯储存进行抽放方法的选择。
3.2 抽放邻近煤层中的瓦斯
在多煤层的矿井开采中，顶底板岩层和煤层泄压之后瓦斯的流动性会大幅度的增强，瓦斯将会大量的涌入工作面，对生产的安全性造成威胁，这种瓦斯的抽放方式就需要在回采前进行钻孔到顶板或者底板的临近煤层，回采的过程中瓦斯就会大量流入钻孔。
3.3 抽放采空区的瓦斯
矿井的采空区大量涌出瓦斯的情况下就需要在采空区周围密闭墙上插入抽放管；通过巷道向采空区打钻孔进行瓦斯的抽放，另外，在条件合适的情况下可以选择在地面进行钻孔的方式，这种钻孔方式具有的优势就是可以在采掘工作之前进行，抽放时间不会太过紧张，但是还存在一些缺点，缺点就是钻孔较深，钻孔容易存水，需要及时清理。
4、煤矿瓦斯抽放新工艺研究
4.1沿空留巷煤与瓦斯共采技术
所谓沿空留巷是随着采煤工作面的推进，采用适当的巷旁充填方法，隔绝采空区，沿采空区留下巷道，采用这种方法可以在回采工作面，采空区侧留下一条尾巷，形成Y形通风，通过这条巷道排放瓦斯和热量。在瓦斯涌出量比较大时，有利于安全生产和改善工作环境。另外，在所留的尾巷里可以布置瓦斯抽采钻孔，实现前面开采本煤层煤炭资源，后面同时抽采上下邻近层卸压解吸瓦斯的煤与瓦斯共采布局。采用Y型通风，将空气压力场能位和瓦斯场流动运移向采空区后方挪移，很好的解决了上隅角瓦斯治理的问题。
4.2钻割一体化增透卸压抽采技术
我国煤层基本上都是低透气性煤层，瓦斯抽采困难，特别是单一的低透气性煤层，常规的瓦斯抽放方法难以发挥作用，主要存在的问题是：钻孔有效影响范围小。工作面钻孔施工工作量大，抽放效率低，需要采取卸压增透的方法，扩大钻孔有效影响范围，提高瓦斯抽放效果。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机钻进过程中，由钻机配合钻杆内送入的风或者低压水进行排粉，与钻机共同完成钻进作业。钻进结束后，钻机停止转动，只进行退钻作业。高压泵站加压，水压达到预定压力值后，清水与高压磨料发生装置产生的磨料粒子相混合，与此同时钻头压控装置完成射流直向钻孔到侧向割缝的切换.进行割缝作业。通过阀门控制高压磨料射流水的开关，达到随时钻进随时割缝的要求，从而实现钻割一体化。
4.3网格式穿层钻孔孔群增透瓦斯抽采技术
目前网格式穿层钻孔已成为我国单一松软低透严重突出煤层防突的主要方法，此方法需要在进行瓦斯抽采的煤层区域内设定网格式穿层钻孔位置，对设定的网格式穿层钻孔位置逐个实施钻空，形成孔群，钻孔直径一般为90毫米，以煤层中厚面为准，钻孔间距为5至8米。该技术煤层预抽率可由原先的20%提高到40%以上，实现单一低透气性煤层瓦斯的安全、高效、均匀抽采，变高瓦斯突出危险煤层为低瓦斯无突出危险煤层，具有广泛的实用性。
5、瓦斯抽放工艺应用实例
某矿21141综放工作面为特厚煤层，瓦斯涌出量大，治理工作面瓦斯难度较大，结合矿井实际需要，对21141综放工作面瓦斯涌出來源开展低位钻场高位钻孔、高位钻场大直径水平长钻孔、上隅角埋管、上隅角插管、局部高位瓦斯抽放尾巷等综合抽放方式。
但由于该矿地应力大、煤层构造复杂造成抽放钻孔施工期间出现顶钻、卡钻，钻孔施工困难，打不到位。于是钻孔定位是钻探施工中非常关键的一步。首先，资料的收集必须全面，对于煤层的地质资料要充分调查和勘探，根据具体数据进行钻孔设计参数，对开孔方位和倾角科学的选择，开孔过程中充分利用煤层的天然走向和倾角。在钻进的进程中要严格，按照规范进行，一旦由于特殊情况造成挪动或者偏差要及时纠正和重新稳定钻机。
在钻进过程中应随时根据孔口排渣及压力仪表判断孔内情况，发现异常及时处理。我们利用先进的磁性定位钻孔倾斜测量仪及时进行了钻孔内多点偏斜检测，并根据钻孔百米倾斜率和我矿的煤层顶板的岩性，对其余几个钻孔的倾角进行了及时调整，并在随后的钻孔钻进中对钻具安装了钻杆偏斜纠正器，钻孔成孔后能满足设计要求。在深孔钻中对于各种孔内事故应按照实际矿井地质情况采取预防为主的措施。
6、结语
总之，瓦斯抽放在煤矿开采中是一个极为关键的工艺，钻孔抽采和插埋管治理、尾巷瓦斯治理这些都需要我们充分重视，从设备到工艺进行综合改进管理，总结经验吸收先进理论，更好的保障瓦斯抽放的效率和安全，实现煤与瓦斯的安全共采。
参考文献：
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[2]刘洋.高瓦斯矿井采空区大直径高位钻孔瓦斯抽采技术研究[D].太原理工大学，2013.
[3]龙伍见.我国煤矿低浓度瓦斯利用技术研究现状及前景展望[J].矿业安全与环保，2010（04）：74-77.
（作者单位：冀中能源峰峰集团大淑村矿防突区）
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