关键词：瓦斯煤矿；防治能力；必要性
引言：
鹤煤三矿采用的抽采瓦斯方法，主要是地面永久瓦斯泵站，从地面泵房铺设两趟抽采管路到，井下需要抽采的各各头面。地面永久瓦斯泵站，配置相应的抽采设备。（4台真环水性瓦斯抽放泵，配置泵的型号为2BEK720、流量为每分钟510立方米的抽采泵。2台为运行设备，另外2台为备用设备。）2台运行设备中有1台高负压抽放泵，主要抽采井下内部设置的本煤层抽放钻孔以及底抽巷所施工的穿层钻孔，均用于瓦斯发电。此外，另1台低负压抽放泵，负责抽放工作面上顺槽千米钻场所施工的裂隙钻孔和工作面采空区埋管抽放任务。为提高抽采效率，需要该矿井深入研究瓦斯抽采过程存在的问题，既要保证施工安全，避免施工人员受到生命健康威胁，还要获得良好的经济价值。
1.煤矿瓦斯通风的安全问题及其安全要求
1.1通风设备不够先进
现阶段我国煤炭资源分布较为广泛，部分企业在开采煤炭过程中，为获得更多的经济效益，采用不够先进并且简单的通风设备以便降低生产成本，同时缺乏对通风设备的维护，未能实施严格的管理措施，导致矿井内瓦斯浓度不断升高，存在较高的安全风险。尽管在短期内企业会创造较高的经济价值，但是缺乏有效的维护以及完善的管理制度，会严重影响到企业的可持续发展。
1.2监测系统不够完善
煤矿企业追求可持续发展目标过程中，应配置完善的监测系统，利用监测系统进行预警和监督。矿井开采的每个环节，都需要借助监测系统，针对煤炭开采中出现的问题及时发送警报，技术人员根据警报实施应对措施，以便控制出现的问题。但是矿井现有的监测系统存在较多的问题，尤其是缺乏监测矿井内瓦斯浓度的预警，并且预警范围较小，若监测系统发出预警，此时矿井内瓦斯浓度已经超过警戒线，无法有效疏散矿井内的人员，极有可能造成较为严重的安全事故。
1.3通风管理水平不到位
加强煤矿矿井的安全管理工作，需要将通风管理作为重点。但是许多中小企业在日常管理工作中，缺乏通风管理意识，尤其是存在通风管理问题，包括未能制定完善的规章制度、法律体系以及责任制度，未能使管理人员明确管理任务，导致通风管理水平不到位。
1.4通风安全要求
通风安全要求主要涉及四个方面：一，应保证矿井内具备良好的通风条件，同时配置通风性能强、流量合适的设备；二，我国应完善煤矿瓦斯浓度相关制度，要求煤矿企业应遵循井下通风作业标准进行施工；三，煤炭企业应建立覆盖范围广、监测性能强的预警系统，以便发现问题及时处理；四，煤炭企业应加强通风设备的维护和管理，保证通风设备的供电线路以及电气设备正常的运行。
2.煤矿瓦斯抽采必要性分析
2.1确保煤矿作业施工安全
煤矿企业在矿井生产过程中，产生的瓦斯主要是由CH4和CO气体混合而成，在有限的空间内浓度不断升高，一旦遇到明火会瞬间发生爆炸。在混合气体中，CO气体由人体吸入进入到血液中，此时与血液中的血红蛋白结合，抑制血红蛋白输送氧气，导致人体因缺氧窒息死亡。为保证煤矿井下施工安全，应严格控制瓦斯浓度，以工作面内每分钟释放5立方米瓦斯为例，低于该标准证明瓦斯浓度控制在合理的范围内，若超过该标准，需要矿井建立相应的地面抽采泵站和抽采系统。以该矿井为例，在地面建立永久瓦斯泵站，主要用于日常瓦斯抽放任务，有效抽采矿井内蕴含的高浓度瓦斯，避免井下人员的生命健康受到威胁。
2.2有利于减少环境污染
现阶段我国煤炭企业每年开采4x108t煤炭，每吨煤炭开采过程中，需要释放30立方米的瓦斯，由于瓦斯内存在较多的CO气体，瓦斯在释放过程中会产生较多的热量，最终出现温室效应。配置瓦斯抽采系统，一方面会吸收瓦斯气体，另一方面有利于减少环境污染。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3有利于瓦斯能源综合利用
瓦斯内含有的两种气体，主要特点体现在纯度较高，在燃烧过程中产生的物质，既能用于植物生长，还能有利于能源的综合利用，尤其是燃烧过程中释放的热量，成为清洁能源重要的组成部分。
3.我国瓦斯抽采技术发展阶段
3.1邻近层卸压瓦斯抽采阶段
我国某煤矿采用邻近层卸压瓦斯抽采技术，主要应用在单一煤层，单一煤层切割时厚度在2.3m-3.2m范围内，工作面长度在160m-240m范围内，配合使用低透性U+L开采方法，保证矿井内建立有效的通风系统，通风系统内包括进风巷、回风巷、尾巷等，该抽采形式既能在畅通的通风环境中安全生产，还能有效降低瓦斯中杂质浓度。
3.2低透气性瓦斯抽采阶段
低透性瓦斯抽采技术，主要应用在通气环境较差的矿井。在低透性瓦斯抽采技术应用过程中，既能有效控制钻孔尺寸，并且布置开采区域，还能处理钻孔裂缝，从而显著提高瓦斯抽采效率。以增加钻孔直径为例，在增加20%的基础上，一方面使钻孔与煤层接触面积增加，在增加接触面积过程中会增加通风量，另一方面有效调节钻孔比例，提高瓦斯抽采纯度。
3.3综合瓦斯抽采阶段
采用综合瓦斯抽采技术，主要应用在后期抽采环节，提升抽采效率。在综合瓦斯抽采技术应用过程中，分为采前、采中以及采后；在空间分布状态下，瓦斯抽采主要涉及抽采阶段以及地面阶段。
4.我国瓦斯抽采主要方式
4.1顺层密集长钻孔抽采
在顺层密集长钻孔抽采过程中，矿井企业应根据施工条件以及施工能力，保证钻孔间隔应控制在3m-4m范围内，同时顺层角度走向，应等同于每层角度。在矿井深度超过85m时，应将长钻内转子速率保持在每分钟3000转，并且布置斜向或者交叉口的方式，有助于减少煤层中杂质进入到瓦斯中，从而提高瓦斯抽采效率。
4.2网格式穿层钻孔抽采
采用网格式穿层钻孔抽采技术，有效解决顺层孔在打孔期间出现的问题，包括喷孔、塌孔等。在网格布局结构支撑煤层，应用该抽采技术可提升采空区域的稳定性，防止采空区域出现空洞、坍塌等问题。此外针对抽采期间出现的喷孔问题，控制抽采设备的离心力，避免喷孔出现较高的偏离情况，才能保证瓦斯钻孔与抽采设备相互连接。
4.3顶板走向长钻孔抽采
采用顶板走向长钻抽采技术，需要在矿井钻场80m范围内，建立抽采钻场，在每个钻场内配置抽放孔，通常布孔数量控制在14个。目前，我矿在4202工作面上顺槽已施工千米钻场，采用以孔代巷技术（施工6个长钻孔），抽采工作面临近层和采空区的瓦斯，减少工作面上隅角瓦斯的涌出。在完成钻孔安装后，硬连接到瓦斯抽放主管路上，并且调试连接管路的负压，一般控制在15kPa-20kPa范围内，才能显著提升抽采吸气量，此时抽采吸气量应在每小时4000-5000立方米。此外，顶板走向长钻孔抽采技术应用在矿井中，既能避免瓦斯在矿井内的流向，又能增强地面永久泵的抽放性能，还能提高入口压力，避免钻孔内外层承受较大的压力，导致钻孔出现塌陷等问题，从而影响到矿井正常的施工。
结语：
综上所述，在鹤煤三矿矿井抽采技术应用过程中，该矿井采用地面永久瓦斯泵站，同时配置相应的设备，一方面需要技术人员根据实际情况，在不同工作面采用实施不同的抽采方法，另一方面运用实施的技术，有效控制瓦斯的排放量，减少瓦斯在矿井中的浓度，同时显著提升瓦斯的抽采纯度，才能有效降低发生危险的概率。此外该企业应建立完善的设备维护管理制度，按照科学有效的管理流程，既要提高抽采设备的运行效率，保证设备安全稳定的运行，还要推动煤矿企业可持续发展，为抽采技术以及瓦斯抽采必要性应用和研究做出积极的贡献。
参考文献：
[1]段勋兴,陈航,贾学增.煤矿井下巷道全断面高效施钻瓦斯抽采孔技术[J].价值工程. 2017(26):39.
[2]田大林.原相煤矿双U型通风工作面瓦斯治理工程实践[J].科技展望. 2017(24):102.
[3]栗小然.浅谈煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策[J].能源技术与管理. 2017(04):131.
作者简介：张宇昊，1989年8月出生，河南清丰人，本科，助理工程师，现在河南能源化工集团鹤煤公司第三煤矿从事煤矿瓦斯抽采管理工作。
论文作者:张宇昊
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：瓦斯论文; 矿井论文; 钻孔论文; 煤矿论文; 技术论文; 过程中论文; 浓度论文; 《科学与技术》2019年第19期论文;