焦鵬 孫星杰 張宇昊 王澤民

摘 要：對(duì)于煤礦企業(yè)，瓦斯的抽采和利用是一項(xiàng)技術(shù)難題。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，以及采煤領(lǐng)域中自動(dòng)化和信息化技術(shù)的普及，瓦斯的抽采和利用技術(shù)的重要性越來(lái)越突出。瓦斯氣體是煤礦作業(yè)中不可避免的安全隱患，容易誘發(fā)重大安全事故，對(duì)人員安全和機(jī)械設(shè)備造成損傷。結(jié)合瓦斯抽采利用技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)煤礦瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：煤礦;瓦斯抽采;抽采技術(shù)

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(kāi)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)。為降低煤礦瓦斯事故發(fā)生的可能性，需要優(yōu)化和完善瓦斯抽采技術(shù)，加強(qiáng)瓦斯管理制度的建設(shè)。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。隨著研究的不斷深入，目前中國(guó)在瓦斯預(yù)防和治理上的一些轉(zhuǎn)變有目共睹，也取得了一些成效。

1概述

瓦斯主要是一些有機(jī)物或動(dòng)物纖維，在高溫高壓的環(huán)境下發(fā)生物理化學(xué)變化分解，產(chǎn)生了瓦斯氣體。瓦斯的主要成分是甲烷，具有可燃性，無(wú)色無(wú)味。濃度一定時(shí)，如果遇到火源，很容易發(fā)生爆炸，造成安全事故， 對(duì)煤礦的工人造成生命財(cái)產(chǎn)的威脅。在煤礦生產(chǎn)中，對(duì)于煤礦瓦斯的治理和利用有著一定的理論基礎(chǔ)和制度要求，瓦斯的防治工作采用“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、檢測(cè)監(jiān)控”的方針，其中強(qiáng)調(diào)了采煤采氣一體化的概念， 旨在全面提升煤礦的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，促進(jìn)煤礦瓦斯抽采的有序開(kāi)展。瓦斯主要是以瓦斯涌出的形式造成安全事故，瓦斯存在于煤層中，能夠持久而緩慢的涌出。隨著采掘等作業(yè)的進(jìn)行，瓦斯涌出量逐漸增加，瓦斯?jié)舛戎饾u升高，如果瓦斯?jié)舛冗_(dá)到報(bào)警濃度，則必須停止作業(yè)活動(dòng)并進(jìn)行處理。瓦斯還可以通過(guò)有裂縫的位置，瞬間噴出，井下從業(yè)人員如果對(duì)作業(yè)環(huán)境內(nèi)的氣體沒(méi)有認(rèn)真檢查，準(zhǔn)備工作不到位，那么在遇到瓦斯聚集的區(qū)域，就容易造成瓦斯的瞬間噴出，此時(shí)遇到電火花就能點(diǎn)燃瓦斯，引起爆炸。此外，還存在瓦斯伴隨巖石與煤同時(shí)噴出的可能，這種方式對(duì)煤礦生產(chǎn)造成的破壞最大，在短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)復(fù)工復(fù)產(chǎn)，且事故的處理具有更高的綜合性與難度。

2煤礦瓦斯的抽采現(xiàn)狀

在我國(guó)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)中，瓦斯抽采的方式主要是井下抽采和地面鉆井抽采。其中，井下抽采具有技術(shù)要求低、投資成本少的特點(diǎn)，自20世紀(jì)40年代開(kāi)始已達(dá)到技術(shù)的成熟，在煤礦企業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。能有效實(shí)現(xiàn)減少礦井與采空區(qū)瓦斯涌出，同時(shí)有效防止瓦斯泄漏。目前我國(guó)的井下瓦斯抽采存在規(guī)模小、部分地區(qū)因濃度低而無(wú)法加以利用的情況，在瓦斯抽采的工作面，瓦斯抽采量與利用量?jī)H為73.5億立方米和25億立方米。地面瓦斯抽采系統(tǒng)建設(shè)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、風(fēng)險(xiǎn)大，涉及征地、環(huán)保、設(shè)計(jì)審批等諸多環(huán)節(jié)，因而對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)成本較高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，地面抽采的效率和安全性是井下抽采不可比擬的。因此，需要結(jié)合企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，探索瓦斯抽采的新技術(shù)、新設(shè)備和新工藝等，從而有效保障瓦斯抽采的質(zhì)量和效率，保障礦井生產(chǎn)的安全性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

3現(xiàn)有瓦斯抽采技術(shù)在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用

3.1地面預(yù)抽

針對(duì)高瓦斯煤層向低瓦斯煤層進(jìn)行轉(zhuǎn)變的根本措施為地面預(yù)抽，在瓦斯地面預(yù)抽有效實(shí)現(xiàn)的情況下，才能為瓦斯安全隱患的發(fā)生給予有效避免，為煤礦生產(chǎn)提供安全性保障。任一煤礦開(kāi)采過(guò)程中，通過(guò)抽采方式將高濃度瓦斯向低瓦斯含量進(jìn)行轉(zhuǎn)變是一項(xiàng)必須的工作環(huán)節(jié)。在煤層開(kāi)采之前開(kāi)展的抽采工作為地面預(yù)抽，旨在將煤層瓦斯瓦斯含量給予有效降低， 確保礦井建設(shè)以及煤礦生產(chǎn)安全隱患得以有效消除。地面預(yù)抽技術(shù)顯著的特征就體現(xiàn)在抽采以及開(kāi)采時(shí)間和空間并不會(huì)對(duì)其造成影響，針對(duì)地面大規(guī)模抽采井的布置工作可以在煤礦開(kāi)采前的8-10a或更長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行開(kāi)展，如此能夠?yàn)榇竺娣e瓦斯抽采工作的良好開(kāi)展給予保障，相應(yīng)的規(guī)?；a(chǎn)也會(huì)得以有效形成。

3.2煤礦井上井下聯(lián)動(dòng)抽采

在礦井生產(chǎn)安全性給予保障的條件下，針對(duì)原有開(kāi)采區(qū)的地面規(guī)劃區(qū)已經(jīng)逐漸向開(kāi)拓區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，基于礦井生產(chǎn)相應(yīng)規(guī)劃基礎(chǔ)上，在井下需要將掘進(jìn)開(kāi)拓巷道準(zhǔn)備工作做好，這一過(guò)程中需要對(duì)瓦斯抽取形式進(jìn)行積極調(diào)整，通過(guò)對(duì)地面抽采井的有效利用，將煤層裂隙以及井下施工長(zhǎng)鉆空給予積極制造，確保井上井下聯(lián)合抽采目的得以達(dá)成，促使煤層瓦斯量得以快速降低。在煤礦瓦斯防治中通過(guò)先地面后井下聯(lián)動(dòng)抽采的有效實(shí)施， 進(jìn)而基于煤礦規(guī)劃對(duì)地面預(yù)抽方式進(jìn)行實(shí)施，能夠促使這一區(qū)域逐漸向開(kāi)拓準(zhǔn)備區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，對(duì)于煤礦井下來(lái)說(shuō)，需要將貫通施工方式給予有效實(shí)施，在施工過(guò)程中主要是采用水平長(zhǎng)鉆孔將地面已有的抽采經(jīng)壓裂的裂縫與對(duì)應(yīng)影響帶進(jìn)行有效貫通，以此確保直井壓裂裂縫與順層水平鉆孔得以更好的形成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)立體抽采網(wǎng)的有效構(gòu)成。在達(dá)到貫通要求后就需要將相應(yīng)工作立即停止，并逐漸向地面井下區(qū)域卸壓抽采形式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以此促進(jìn)抽采效率的有效提升，同時(shí)也能將抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間給予全面節(jié)省。在具體開(kāi)采過(guò)程中為了確保順層鉆孔預(yù)抽成效得以有效提升，就需要對(duì)進(jìn)鉆孔布置方式進(jìn)行積極改進(jìn)，與此同時(shí)優(yōu)化鉆孔密度以及孔深等數(shù)據(jù)。在優(yōu)化鉆孔密度過(guò)程中是以有效測(cè)定抽采半徑方式應(yīng)用為主，通過(guò)對(duì)鉆孔間距的合理布置，將因鉆孔間距太小而出現(xiàn)的抽采重疊所導(dǎo)致的抽采量減少問(wèn)題給予有效避免。

3.3井下遞進(jìn)抽采

在遞進(jìn)抽采技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，回采工作面的布置需要在多條巷道掘進(jìn)中進(jìn)行，關(guān)于外測(cè)巷道內(nèi)向下一臨近工作面長(zhǎng)鉆孔的實(shí)施應(yīng)提前進(jìn)行，確保鉆孔長(zhǎng)度與相應(yīng)工作需求相匹配，促使外測(cè)巷道向下一工作面兩面巷道條帶覆蓋過(guò)程中、對(duì)長(zhǎng)度的條件需求得以充分滿(mǎn)足，在對(duì)這一工作面進(jìn)行掘進(jìn)的過(guò)程中，需要將下一工作面掘采以及抽采工作進(jìn)行開(kāi)展，為下一工作面抽采時(shí)間的延長(zhǎng)給予保障，為抽采工作實(shí)施創(chuàng)造有利條件，進(jìn)而極大限度的降低回采工作面瓦斯量。在煤礦瓦斯防治過(guò)程中為確保遞進(jìn)模塊抽采順利實(shí)施得以有效實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)鉆孔抽采特征的充分探究，能夠?qū)⒊椴尚ЧM(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上能夠確保模塊抽采參數(shù)選擇的合理性。值得注意的是，對(duì)于長(zhǎng)鉆孔來(lái)說(shuō)，需要確保嚴(yán)封以及長(zhǎng)封孔需求得以充分滿(mǎn)足，為鉆孔長(zhǎng)期抽采工作開(kāi)展給予保障，促進(jìn)抽采效果的有效提升。

結(jié)束語(yǔ)：對(duì)目前中國(guó)瓦斯抽采技術(shù)所經(jīng)歷的階段進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并且針對(duì)瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行了分析總結(jié)，同時(shí)對(duì)煤層瓦斯抽采過(guò)程中所遇到的一些技術(shù)以及理論問(wèn)題進(jìn)行了闡述。在瓦斯事故的預(yù)防中，瓦斯抽采技術(shù)是非常重要的，所以需要加強(qiáng)理論研究，同時(shí)深化和調(diào)整技術(shù)設(shè)備的研究與應(yīng)用，從根本上解決煤礦瓦斯抽采安全問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇現(xiàn)波，宋金星，郭紅玉，藺海曉，劉曉，韓穎，張雙斌，李賢忠，于世耀.煤礦瓦斯抽采增產(chǎn)機(jī)制及關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2020，48（12）：1-30.

[2]王耀鋒. 中國(guó)煤礦瓦斯抽采技術(shù)裝備現(xiàn)狀與展望[J]. 煤礦安全，2020， 51（10）：67-77.

[3]周福寶，劉春，夏同強(qiáng)，劉應(yīng)科，孫玉寧.煤礦瓦斯智能抽采理論與調(diào)控策略[J].煤炭學(xué)報(bào)，2019，44（08）：2377-2387.

[4]郝海金，陳召英，魯博.我國(guó)煤層氣（煤礦瓦斯）抽采利用現(xiàn)狀及對(duì)其發(fā)展的思考[J].山西煤炭，2019，39（04）：1-9+23.

[5]張遂安，張典坤，彭川，袁玉.中國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展障礙及其對(duì)策[J].天然氣工業(yè)，2019，39（04）：118-124.