摘要：为了保证煤矿的生产安全，我国煤矿瓦斯抽采技术被广泛重视。在开采深度加大的背景之下，煤矿中瓦斯的含量也逐渐增高，想要满足煤矿开采各方面的安全需求，必须要充分利用瓦斯综合抽采技术。分析了瓦斯综合抽采技术在深层煤炭开采过程中的具体应用。
关键词：瓦斯抽采；抽采效果；抽采技术
引言
随着中国煤炭产量不断增大，开采深度加深，采掘机械化程度提高，煤层瓦斯涌出问题已成为影响安全生产的主要因素。中国煤矿的地质构造差异性较大，各个煤矿之间不能照搬一个模子来对瓦斯进行治理。如果要制订出一套科学可行高效的瓦斯抽采技术，就要求必须从自身出发，结合具体条件，因地制宜地考虑可行性方案。
1瓦斯抽采影响因素
1.1地质构造
煤层地质构造是影响瓦斯赋存的一个重要因素。瓦斯气体分为两种形式（吸附态和游离态）存在于煤体中，其中大部分是附着在煤体中的，在煤变质过程中，随着变质程度增加，瓦斯气体的吸附量也随之增加。煤矿中常见的地质构造就是褶曲，褶曲构造的特点是封闭性好，瓦斯气体可大量汇集，且随着瓦斯气体的大量汇集，压力也会随着升高。
1.2煤层埋藏深度
煤层的赋存深度越大，地应力越大，煤层中的裂隙、缝隙数量越少，瓦斯气体因扩散路径少而被密闭。研究表明，在赋存一定的情况下，当煤层埋藏深度达到一定值时，瓦斯气体的含量趋于一个恒定的数值。
1.3煤层倾角
在其他因素都确定的情况下，煤层倾角也是影响瓦斯含量的一个重要因素。随着煤层角度的变化，其内部富含瓦斯等有害气体的浓度也随之变化。造成这种现象的原因是在煤层顶底板类似的情况下，倾角越大，气体的扩散运动越剧烈，不利于瓦斯气体积聚。
1.4煤岩层的透气性
煤岩层透气性越高，瓦斯气体的扩散运动越剧烈，煤层中瓦斯含量越低。透气性越低，气体的扩散运动越不剧烈，瓦斯气体的浓度就越低。在瓦斯突出矿井中，煤岩层的透气性均较差，如泥岩、充填致密的细碎屑岩、裂隙不发育的灰岩之类在含煤地层分布广泛，在自然状态下不利于瓦斯逸散，从而造成煤层中的瓦斯含量较高。
1.5煤层瓦斯涌出量
对瓦斯涌出量的准确预测直接决定着瓦斯治理系统的选型和参数控制，分源预测法是基于对不同区域观测点的综合分析，得出的结果比较接近于实际的瓦斯涌出量。分源预测法是根据煤体中赋存的混合气体及涌出的相互联系，基于已得出的涌出量相关规律，结合特定的煤层赋存及开采环境，分析得出各个地点的涌出量数据。
2常用抽采技术
2.1采前抽采
该环节的主要目的是使煤层中的瓦斯含量和压力降低，使瓦斯突出的危险得到改善。对单一煤层而言，具体的抽采方式是长钻孔顺层递进掩护瓦斯抽采法、顺层钻孔+穿层钻孔瓦斯抽采法、地面钻井抽采法、顺层千米钻机长钻孔瓦斯抽采法等。目前，中国大部分煤层具有透气性系数低的特点，因此抽采钻孔的间距不宜太大，一般要求在淮北、淮南地区煤巷条带抽采的穿层钻孔间距需要控制在5m-8m，工作面煤体抽采的顺层钻孔间距需要控制在3m-5m；对于顺层千米钻机长钻孔瓦斯抽采法而言，其对煤层赋存提交提出了较高的要求，在山西晋城地区该方法应用比较理想。对于煤层群开采条件，需要先实施卸压瓦斯抽采及保护层开采技术，前者主要包括地面钻井瓦斯抽采和底板岩巷网格式穿层钻孔抽采两种方法。
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2.2采中抽采
该环节主要为了保证煤矿开采工作面的安全，所采用的抽采方式一般是由工作面通风方式直接决定。对于U形通风工作面，其一般会选择采空区埋管抽采法、顶板走向穿层钻孔抽采法、地面钻井抽采法、采空区插管抽采法等；对于Y形通风工作面，一般会选择沿空留巷埋管抽采法、沿空留巷穿层钻孔抽采法、地面钻井抽采法等。如果工作面瓦斯涌出量超过了30m3/min，任何一种通风方式都需要选择走向高抽巷法，且在具有外错尾巷的工作面需要选择大直径倾斜钻孔法和倾斜高抽巷法进行瓦斯抽采。
2.3采后抽采
该环节一般是对顶部裂隙内及密闭采空区的瓦斯进行抽采，其不仅可以提高矿井瓦斯抽采率，还可以有效提高矿井瓦斯利用量，常用的抽采方法有井下穿层钻孔抽采法、地面钻井抽采法和密闭埋管抽采法等。
3瓦斯抽采技术的应用
3.1采前瓦斯抽采的应用
在对6组煤进行开采的过程中，对于可采区域选择了保护层开采技术，通过底板岩巷网格式上向穿层钻孔的方式对煤层中的瓦斯进行抽采，其不仅可使煤层瓦斯含量有效降低，还可有效避免煤层突发性危险的发生。同时，对于6组煤不可采区域，可借助底板岩巷网格式穿层钻孔对煤巷条带瓦斯进行抽采，以确保煤巷掘进工作安全进行。对于7#煤层，虽然煤层赋存状态相对比较稳定，但随着煤炭开采深度的不断增加，煤层瓦斯含量和压力不断提升，在-550m标高范围内属于瓦斯突出危险区，因为煤层硬度相对比较高，可采用顺层长钻孔进行施工，对于-550m-650m的浅部突出危险区，可选择顺层长钻孔递进掩护的方式进行瓦斯抽采，该瓦斯抽采方式已开始在多个掘进工作面内使用，其可使煤层瓦斯含量和压力得到有效改善，保证煤矿开采工作的顺利进行，可使煤巷平均掘进速度超过300m/月，每月产量达到了15×104t。而对于-650m以深的深部突出危险区域，煤层瓦斯压力和含量进一步提升，且突出危险性大大提高，从瓦斯治理效果及钻孔施工安全性的角度考虑，选择了顺层钻孔结合穿层钻孔的瓦斯治理方案，以确保工作面开采的安全进行。对3#和7#煤层进行采前抽采可使煤层瓦斯含量下降到8m3/t以内，瓦斯压力下降到0.7MPa以内，从而有效避免煤层开采出现突出性危险。由于6#和10#煤层具有比较小的瓦斯含量，可不进行采前瓦斯抽采就直接进行开采。
3.2采中瓦斯抽采的应用
煤矿开采过程中，借助采中瓦斯抽采可有效避免掘进工作面上隅角出现瓦斯超限现象，以保证煤矿开采工作顺利进行。对于U形通风工作面，主要选择采空区埋管抽采和顶板走向穿层钻孔抽采方法，在3#、6#、7#、10#煤层进行开采时，3#和7#煤层瓦斯涌出量比较大，此时可选择上隅角插管瓦斯抽采，对于702工作面可以选择井下水平长钻孔的方式进行瓦斯抽采，有效提高采空区瓦斯抽采效果。而对于3#煤层，可用采空区长立管瓦斯抽采来取代采空区埋管抽采的方式，其可有效提高采空区瓦斯抽采效果，减少工作面瓦斯涌出量，提高煤矿开采效率。
3.3采后瓦斯抽采的应用
在对3#和7#煤层封闭后进行采空区瓦斯抽采，其能为矿井瓦斯电厂的发展提供高浓度瓦斯，以实现对瓦斯能源的高效利用。
3.4瓦斯抽采效果
对该煤矿进行瓦斯综合抽采，可有效提高煤矿瓦斯抽采量，有效降低煤矿开采的风险。2015年煤矿瓦斯平均抽采率达到了62.5%，瓦斯量抽采达到了2431×104m3，且在煤矿开采阶段未见瓦斯超限现象，不仅实现了煤矿开采的安全、高效进行，还可提高煤矿瓦斯的利用效率。
结语
传统的煤矿瓦斯抽采技术已无法满足现实需求，在此背景下，综合抽采技术得到了更好的发展和应用。采前抽采、采中抽采、采后抽采等综合抽采技术的应用，既能有效提升煤矿开采的安全性和效率，而且还可以增加煤矿瓦斯企业的经济效益。
参考文献
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［2］崔志斌.煤矿瓦斯综合抽采技术及应用.中州煤炭，2018(11)：53-56．
［3］国家安全生产监督管理总局.防治煤与瓦斯突出规定.北京：煤炭工业出版社，2018：96-98．
论文作者:焦志军,李保全
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/3
标签：瓦斯论文; 煤层论文; 钻孔论文; 煤矿论文; 工作面论文; 采空区论文; 气体论文; 《防护工程》2019年第6期论文;