关键词：煤矿开采；钻孔抽采；瓦斯技术
近几年来，随着煤炭工业的发展，矿井数量及煤炭产量迅速增加，矿井向深部延伸过程中，一些低瓦斯矿井变为高瓦斯矿井和突出矿井，高瓦斯矿井的增多导致煤矿安全生产形势严峻。井下钻孔抽采瓦斯是可实现煤层瓦斯的环保开采和高效利用，是现代煤矿开采技术的新突破。因此需要抽采瓦斯的矿井越来越多，由此带动了中国煤矿瓦斯抽采技术的迅速发展。
1我国煤矿瓦斯抽采技术发展及现状
我国煤矿瓦斯抽采的历史比较久，从1938年首次在抚顺龙凤矿进行采空区瓦斯抽采到现在，煤矿瓦斯抽采技术的发展大致分为4个阶段：20世纪50年代初开始的高透气性煤层瓦斯抽采阶段、邻近层卸压瓦斯抽采阶段、低透气性煤层的本煤层顺层钻孔与穿层钻孔抽采阶段和80年代到现在的综合抽采瓦斯阶段。
通过半个多世纪的发展，煤矿工作者们把我国各地煤层地质特点和开采条件相结合，摸索到很多适用于我国煤矿开采条件的井下传统瓦斯抽采技术。抽采技术的应用虽说对提高煤矿瓦斯治理有明显效果，可是却存在着一个普遍没办法忽视的问题―需要大量的煤岩层钻孔。而且这些抽采工程一定在具备施工钻孔的巷道条件后或者提前开掘专门的岩层巷道后才可以实施，这样就大大增加了煤矿开采的成本。
2 煤矿井下瓦斯治理存在的突出问题
2.1少数矿井缺乏完善的安全设施，为瓦斯灾害发生提供了条件
当前一些小的煤矿企业一味的扩大生产规模，却忽视了对通风、排水等设施的建设。甚至在没有形成完整采矿系统前，就盲目让工人下井开采，也导致各类瓦斯事故频发。这种现象在深层采矿区更为明显。部分矿井已经增加了开采深度，却依旧使用传统的中央并列式、浅层风井回风等设施，根本无法达到实际所需的风速，这都削弱了矿井通风系统的抗灾能力，为瓦斯灾害的发生提供了条件。
2.2瓦斯抽放管理系统不健全
现阶段在我国部分煤矿区的瓦斯抽放系统管理并不健全。管理系统没有真正落实到位，助长了一部分不法企业家的嚣张气焰，使得各种违法违规的采矿区屡见不鲜。同时，没有了相关部门的监管，使企业家和采矿人员降低了警惕心理，对瓦斯抽放工作没有形成足够的认识，也导致矿区内的各项安全防护措施无法真正落实，使得矿区生产无法得到安全的保障。
2.3缺乏灵活的瓦斯抽放形式
当前我国各大煤矿普遍采用单一的瓦斯抽放方法——井下抽放。这种抽放方式在无形中增加了采矿过程中的危险性，严重威胁着相关工人的生命安全。其次，瓦斯抽放设备也跟不上时代的发展。此外，我国相关专家对瓦斯抽放形式的研究少之又少，使得瓦斯抽放形式缺乏灵活性，间接加剧了瓦斯治理工作的难度。
3 井下钻孔抽采瓦斯技术
3.1 高位瓦斯钻孔抽采技术
高位钻孔抽采技术是根据煤层开采后形成的采空区空间变化以及煤岩覆存条件来确定和选择瓦斯抽采钻孔的层位布置，根据覆岩移动和瓦斯流动规律，裂隙带中下部裂隙发育充分，瓦斯含量高、浓度大，是高位瓦斯抽采钻孔布置的最佳层位。通过对有效区域内岩层性质和成孔性质分析，尽量将钻孔位置设置在3-5倍采高范围内的相对稳定的岩层中。
井下钻孔抽采技术的关键在于合理的钻孔布置，这是保障钻孔抽采效果的前提条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆科学分析煤矿地层条件，根据实际瓦斯含量、抽放周期和施工成本等工况，因地制宜的调整和选择瓦斯抽采钻孔的直径大小和深度参数。根据采煤工作面顶板岩石性质以及瓦斯抽采要求，在回采终止线前适当位置，从回风巷道向顶板设置上向顺抽放巷，然后在工作面中间位置向回采面方向布置一组高位走向长钻孔。钻孔间距大于1米，在同一平面内的钻孔具备一定夹角并向回采面方向呈小扇形分布，以利于孔口密封和防止串孔，保证钻孔抽采瓦斯的高效性。如果顶板岩石稳定性差，应设计顺槽斜向钻孔进行补充。
3.2 顺层瓦斯钻孔抽采技术
高瓦斯矿井，需要在煤层中布置钻孔抽采或释放瓦斯。沿煤层钻孔，成孔速度快，抽采效果好。为巷道掘进服务的沿煤层长钻孔，一般沿巷道两侧距巷道的掘进边缘为10m处各布置2个间距约5m的长钻孔，采用保直措施保障钻孔轨迹不偏离巷道掘进方向。在具有突出危险的煤层中，需在煤层掘进工作面上设置深度较浅的防突钻孔以降低工作面瓦斯浓度释放地层压力。
煤矿实际生产中，通常根据本矿区回采工作面长度、瓦斯赋存量及涌出量等决定本煤层预抽钻孔的布置方式。沿工作面走向布置走向长钻孔时，其钻场一般设置在回采终止线或尾巷附近，钻孔深度根据施工条件而定。钻孔布置应尽量避开松软泥岩地质区域，并采用分割区段方式进行布置钻场和设计抽采钻孔。沿工作面倾向布置沿煤层钻孔时，常采用斜钻孔、平行钻孔和交叉钻孔等钻孔布置形式，钻孔深度控制在80-150m，成孔直径控制在95-130mm，钻孔间距为10-30m。钻孔向回采面方向呈斜角布置的钻孔抽采效果较好。
3.3 穿层瓦斯钻孔抽采技术
穿层钻孔是在煤层底板中设置瓦斯工艺巷，从该巷道中设置上仰钻孔，穿过具有突出危险的松散煤层，抽采煤层瓦斯，为煤巷掘进和煤层回采服务。在煤层回风巷道中设置上仰钻孔，穿过煤层顶板及其上邻近不可采煤层，利用煤层回采过程中的采动影响，抽采邻近层及部分采空区瓦斯，降低回采工作面瓦斯浓度。
井下煤矿往往存在具有高强型突出危险的松软煤层，由于煤层松软，透气性低，很难设置沿煤层钻孔。根椐矿山岩层移动理论，煤层在开采过程中，顶底板岩层冒落移动、产生环形裂隙，瓦斯沿裂隙通道汇集到环形裂隙圈内形成瓦斯库存状态。在煤层底板部位欲掘进煤巷下方，将穿层钻孔和抽采工艺巷布置在环形裂隙圈内，从而实现瓦斯的有效抽采。
4煤矿瓦斯抽采技术的展望
我们煤矿的每一位工作人员将瓦斯治理的区域理念时刻记住并运用在各项工作中，今后瓦斯抽采技术发展的方向应围绕以下几方面：
（1）进行瓦斯抽采技术筛选及适用性研究，总结各项瓦斯抽采技术的应用情况、技术特点、适用范围和条件、开展适用性研究，为全国各矿区的瓦斯抽采提供指导。
（2）继续研究试验低透气性煤层强化抽采技术，提高开采层预抽的抽采率，降低煤层的瓦斯涌出量，消除或降低这类煤层的突出危险性。
（3）研制功率大、故障率低、打钻效率及成孔率高的新型钻机及配套没备，完善打钻工艺、解决松软煤层打钻及成孔问题。
（4）研究瓦斯抽采长钻孔施工及定向技术，开发定向长钻孔的监控装置，保证钻孔的各项参数能达到设计要求。
参考文献：
[1]袁亮.瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术[R].2010
[2]石志军.煤矿坑道近水平钻探机具与定向钻进技术[C].北京：煤炭工业出版社，2010.
[3]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京：煤炭工业出版社，2010.
[4]于振才.浅析煤矿瓦斯治理措施[J].科技信息，2012，（14）.
论文作者:邰 义
论文发表刊物:《科学与技术》2019年13期
论文发表时间:2019/12/5
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