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摘要：随着我国煤矿开采深度的增加，煤层瓦斯含量和地应力增大，突出危险程度更为严重；采掘新技术新装备的大量采用，煤矿的生产强度大幅度提高，生产技术也发生了极大变化，煤矿发生瓦斯突出事故的频率越来越高。因此，煤矿在生产过程中要对瓦斯事故引起高度重视，采取有效的措施，防治瓦斯事故的发生，这不仅提高企业的经济效益，还能够提高企业社会效益，同时对于瓦斯的开采，还能创造更多的价值。本文主要阐述煤矿瓦斯治理“先抽后采”的运用。
关键词：煤矿；瓦斯治理；先抽后采；瓦斯开采
引言
在瓦斯开采安全治理的过程中，应首先在有条件的基础上尽可能的采取优先采用的原则，将区域性的瓦斯治理方法进行多样化分析，并要强调突出危险煤层采用区域性“先抽后取”采样方法的作用
1、“先抽后采”的理论概念及相关概述
“先抽后采”的理论概念是在本世纪初，在认真总结了我国煤矿开采安全管理工作经验的过程中提出的，目的是为了建立长效的安全管理制度，并以瓦斯防治工作为实践目的，体现以预防为主、治本为策的技术应用理念。从我国实际事故发生的原因、解决措施及预防措施方面，对“先抽后采”的开采技术理念进行分析。煤层瓦斯不宜在采前进行抽放，因此在采挖的过程中，应结合瓦斯释放量的大小，根据开挖煤层的具体施工条件，制定合理的开采流程，并防止产生煤和瓦斯突然喷出的现象。
2、“先抽后采”的煤矿瓦斯抽放的实践方法
2.1?我国煤矿瓦斯层特点
目前，我国有300多座瓦斯问题突出的矿井，高瓦斯矿井占全部矿井的50%以上。由于我国煤矿开采主要采用井工方式，开采深度约为620m，随着煤矿开采深度的不断增加，煤矿瓦斯压力和含量也逐渐增加，煤矿瓦斯渗透率逐渐降低。此外，在煤矿多次地壳运动后，底层产生的褶皱和凸起严重破坏了煤层结构，煤层松软，渗透性差。这对煤矿瓦斯抽采工作造成了很大困难。煤矿开采时，将面临瓦斯涌出量大、集中井喷、难以控制等问题，瓦斯爆炸事故的可能性大大增加。
2.2?煤矿瓦斯抽采方法
2.2.1被保护层煤矿瓦斯抽放方法
目前，“采前抽”在受保护煤矿瓦斯治理工作中取得了良好的应用效果。在生产阶段，保护层煤矿表面的煤岩将形成弯曲带、冒落带和破碎带，而底面将形成底部隆起破碎带和变形带等。因此，煤矿开采前应破坏保护层，保护层应布置在破碎带和弯曲带。此时，保护层覆盖的煤岩体通常有垂直或倾斜裂缝，因此瓦斯抽采可以在垂直和倾斜两个流向进行，瓦斯可以被引导到平行层。保护层断裂带的煤矿瓦斯抽放方法主要有地面钻孔法、高位钻孔法、掘进高位抽放法、底板跨层钻孔法、趋势高风险钻孔法等。保护层弯曲带的煤矿瓦斯抽放方法主要有地面钻孔法、顶板跨层钻孔法、底板跨层钻孔法等。
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2.2.2井下煤层煤矿瓦斯抽放方法
煤矿井下瓦斯最常用的抽放方法之一是预抽放瓦斯钻孔法。该方法可以通过卸压预抽和原始预抽有效控制区域煤矿瓦斯，具有钻孔进尺短、进度快、抽放效果好等优点。预抽气体钻井法的具体操作是在煤矿巷道的左右两侧每隔5m钻两个长孔，巷道与钻孔之间的掘进长度为10m。然后，采取一定措施确保钻孔轨迹不会偏离巷道掘进方向，不会进入掘进空间。如果钻孔或掘进过程中遇到瓦斯危险煤层，应在巷道掘进面设置防突钻孔，以降低瓦斯浓度。防突钻孔深度一般为15~30cm，直径为1mm，相邻防突钻孔间距约1m。
2.2.3地面钻井前煤矿瓦斯抽放方法
（1）完成阶段。该阶段的主要任务是检查固井质量，安装电测井仪，在基岩段安装套管，在表土段安装钻机。（2）排水和产气阶段。主要任务包括更换井口设施和降低液位。（3）煤层渗透率转化阶段。这一阶段的主要任务是射孔和压裂。此外，受矿区地质环境、施工条件等因素的影响，地面钻孔前煤矿瓦斯抽采方法的适用性存在一定的限制。
3、“先抽后采”在煤矿瓦斯治理中的实践策略
3.1地面钻井抽采煤层瓦斯
“先抽后采”是20世纪美国提出的煤矿瓦斯抽采技术。主要应用于山西沁水盆地的煤矿开采。我国高瓦斯煤矿区地质结构相对复杂，渗透率相对较低。因此，地面钻井前实施“先抽后采”是相当困难的。地面钻井“采前抽油”可分为三个阶段，包括完井阶段、煤层渗透率转化阶段和排水采气阶段。其中，完井阶段主要包括基岩段钻井、基岩段套管安装和固井质量检查。煤层渗透率转化阶段包括射孔和压裂阶段。然而，在废气和气体生产阶段，排水将降低液位并更换井口设备。
3.2抽采被保护层煤矿瓦斯
保护层“先抽后采”的煤矿瓦斯治理技术应用范围较广，能够达到较好的瓦斯治理效果。在具体应用中，保护层开采完成后，上覆煤岩体会形成冒落带、弯曲带或断层带，同时下表面的煤岩体也会产生裂缝或变形。在开采煤矿保护层时，保护层会被破坏。保护层位于弯曲区或断层区。在保护层断裂带上，煤和岩石会产生平行层理裂缝和对角层理裂缝。在采气过程中，需要将气体引入平行层理方向或对角层理方向。在断层带煤层瓦斯抽采中，常用的方法有倾斜高位抽放、倾斜高位钻孔、倾斜高位钻孔、倾斜高位抽放、底板跨层钻孔和地面钻孔。在保护层的弯曲区，煤层将下沉，这将导致平行层理的裂缝。因此，弯曲带的瓦斯抽采方法相对简单，常用的方法有顶板跨层钻孔法、表面钻孔法和底板跨层钻孔法。开采上保护层时，首先要确保保护层在底部凸起变形区或底部凸起断裂区，此时煤岩断裂差异较大。
3.3井下本煤层煤矿瓦斯的抽采
为了保证煤炭资源的安全稳定开采，必须采取有效措施开采和释放煤层中的瓦斯。在煤矿瓦斯钻孔中，预抽瓦斯钻孔方法较为常见。在这种钻孔方法的应用中，进尺相对较短，不会产生无效进尺。同时，钻井速度相对较快，可以达到良好的抽采效果。在实施煤层巷道预抽瓦斯长钻孔技术时，应注意在煤层巷道两侧位置钻两个长孔，两个孔之间的距离应控制在5m左右。为了保证隧道施工的顺利进行，巷道与钻孔之间的距离应控制在10m左右。在钻孔施工过程中，为了避免钻孔偏离巷道掘进方向，保证巷道掘进施工的安全稳定，要求施工人员结合实际情况采取保值方法，避免钻孔轨迹钻进巷道掘进空间，同时不与巷道掘进方向分离。需要注意的是，有些煤层瓦斯含量较高，可能会导致煤与瓦斯突出事故。因此，可以在巷道掘进工作面钻较小钻孔深度的反凸钻孔，有效降低煤层瓦斯浓度，避免煤与瓦斯突出事故，进一步保证掘进施工的安全。
结束语
随着人们对于一次性能源需求的不断攀升，而瓦斯作为热值系数高，使用范围广及使用周期较大的能源，在日常生活中使用广泛。但在瓦斯开采过程中，由于开采施工技术及安全管理责任体制落实不到位，会发生瓦斯爆炸的现象。为保证采矿作业的安全性，防止瓦斯事故的频发发生，提出了“先抽后采”的施工工艺，优先使用区域性瓦斯治理的方法，为改善开采施工环境，保障开采技术人员的人身安全提供了技术保障。
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论文作者:关龙龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/10/9
标签：瓦斯论文; 钻孔论文; 煤矿论文; 煤层论文; 保护层论文; 巷道论文; 方法论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;