煤矿瓦斯抽放效果影响因素分析及对策

陆承文

【摘要】本文对影响矿井瓦斯抽放率的几个因素进行逐一分析，研究了影响瓦斯抽放效果的诸多因素，并针对性对提高矿井瓦斯抽放率的主要途径进行了较深刻分析。

【关键词】瓦斯；抽放率；封孔工艺；抽放方法

【中图分类号】TD712 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0406-02

瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，2002年，国家煤矿安全监察局制定了“先抽后采，以风定产，监测监控”的煤矿瓦斯治理方针，强化了瓦斯抽放治理及瓦斯灾害的地位，尽管如此，瓦斯灾害仍然被誉为煤矿第一大杀手。高瓦斯、高突出矿井多，使得煤矿安全生产中瓦斯灾害极为突出。近几年通过全省各级各部门全力整治，煤矿安全生产事故起数和死亡人数都在下降，但瓦斯在煤矿的安全生产中，仍是发生重大事故的“头号隐患”，严重制约着煤炭资源的开采。

1、瓦斯抽放系统对矿井瓦斯抽放效果的影响

1.1 瓦斯泵的选型

瓦斯泵的流量必须满足矿井抽放期间预计最大瓦斯抽出量的要求。同时，从安装和经济角度考虑，并有适当余量为原则，避免“大马拉小车”或“小马拉大车”的现象。

1.2 抽放方法的合理选择

根据瓦斯来源和作用原理，分为单一抽放和综合抽放。选择合理的抽放方法，主要根据矿井（采区）瓦斯来源、煤层赋存情况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等。目前，采用单一的抽放方法往往不能有效的抽出瓦斯，必须根据现场实际情况采用顺层孔、穿层孔、交叉孔、顶板高位钻孔、采空区上隅角埋管的综合性抽放方法，以有效治理采掘面瓦斯，提高瓦斯抽放浓度，增加抽放纯量。

1.3 抽放钻孔的布置

影响钻孔的主要因素有：钻孔的角度、长度、钻孔个数、孔径、间距等。对本煤层预抽瓦斯，根据煤层赋存条件、开采方法及开拓布置的不同，可以布置穿层钻孔、顺层孔（上、平、下向），采用75一100 mm钻孔，煤层透气性差时，可以适当加大孔径。对卸压层瓦斯的钻孔，钻孔的有效部分应处在各个卸压层的充分卸压带，以保证有足够的瓦斯补给源。

2、针对本煤层抽放存在问题。

2.1 钻孔的孔深和孔径问题

本煤层钻孔抽放瓦斯主要取决于煤体在钻孔内的暴露面积，此钻孔的孔深和孔径越大抽放效果越好。从目前情况看A矿本煤层钻孔深度均不大抽放浓度也都不高，今后我们应向大孔径、大孔深方向发展，将本煤层钻孔直径提高到113mm及以上孔深按切眼长度减20m设计，从而提高抽放效果。

2.2 钻孔的布置问题

目前A矿本煤层钻孔的吨煤钻孔量只有O.016m3/t，与国家标准0.03～0.05 m3/t还有一定的距离，因此必须切实提高本煤层钻孔的布孔密度，将原有lOm的钻孔问题缩小到5m，真正达到应抽尽抽的效果。另根据A矿目前施工斜向孑L比垂直孔抽放效果好的经验，对今后本煤层钻孔应尽量布置成斜向孔与此同时应避免施工下山孔，以减少钻孔积水与积渣对抽放的影响。为解决南五采区02，工作面下邻近层2煤瓦斯涌向开采空间的问题，还应积极组织施工下邻近层穿层钻孔，对下邻近层进行抽放。

2.3 封孔问题

封孔质量的好坏直接关系到钻孔抽放的效果。由于巷道两帮承受顶板压力，煤壁往5m范围内有一个卸压带，在此卸压带内，钻孔容易通过产生的裂隙与巷道导通，造成漏气，因此本煤层钻孔封孔深度要求达到10m，在聚胺脂封孔不能解决的情况下，必须采用泥浆泵注水泥浆封孔，切实提高本煤层钻孔的抽放质量。

3、提高矿井瓦斯抽放率的途径

针对我国矿井抽放率低的原因，采取适当的措施提高矿井的瓦斯抽放率，不仅是矿井安全生产的要求，而且也是降低抽放成本，提高抽放效益的需要。为了提高我国矿井瓦斯抽放效果，国内的科研、高校、设计、生产单位等，从不同的方面开展了很多项研究，取得了可喜的成果。

3.1 合理选择抽放方法

合理选择抽放方法是提高抽放效果的关键，选择抽放方法应深入分析煤层赋存条件、瓦斯来源及涌出规律、开采布置及开采程度、瓦斯利用前景等。按照瓦斯来源可以分为本煤层抽放瓦斯和临近层抽放瓦斯；按抽放与采掘的时间配合可以分为预先抽放煤层瓦斯、边采边抽放瓦斯、采空区抽放瓦斯三类；按照抽放工艺可以分为钻孔抽放瓦斯、巷道抽放瓦斯、钻孔巷道混合抽放瓦斯、老空区密闭抽放瓦斯和地面钻孔抽放瓦斯。不同煤矿的现场条件，采用抽放方式也会有很大的不同。一般来说，选择抽放方法和形式的时候，要考虑瓦斯来源、煤质状况、采掘因素、时间配合和抽放工艺等因素。其总的原则是：

①如果瓦斯存在于开采层本身，即可以采用钻孔或巷道预抽形式直接把瓦斯从回采层中抽出。

②如果瓦斯主要存在于开采煤层的顶、底板邻近煤层内，可以采用顶底板煤岩中的巷道，打一些穿至邻近煤层的钻孔将临近层瓦斯抽出。

③如果在采空区或废弃巷道内有大量的瓦斯涌出，即可以用采空区抽放形式加以消除。

3.2 选择合理的抽放参数

①钻孔直径。

钻孔直径的大小对抽放瓦斯有一定的影响。大直径孔的瓦斯抽出量远远大于小直径孔，而且有较长的稳定时间。因此，在保证施工进度的前提下，尽量选择大直径的钻具。

②钻孔长度。对于开采层瓦斯抽放钻孔的长度越大，露出煤面越多，瓦斯涌出量越大，抽放效果越好；对于邻近层瓦斯抽放，钻孔一般要穿过所要预抽的煤层，在考虑打钻效率和打钻质量的前提下，利用大功率钻机施工长度较深的钻孔。

③钻孔角度。抽放本煤层瓦斯的时候，布置钻孔的角度应注意以下几个方面：a由于深部煤层的瓦斯含量比较大，瓦斯向上流动，所以下向式钻孔瓦斯量较大，可以加速瓦斯排放。但下向孔中易积水，对瓦斯涌出有一定的阻力，且打钻施工比较困难。b上向式钻孔内不会积水，瓦斯涌出量也比较均衡，但在相同条件下比下向孔略小。c水平钻孔处于上述两种方式之间，可以克服上向孔和下向孔的缺点，各矿井可以根据实际情况制定相应钻孔角度。

④抽放负压。瓦斯抽放泵能力、运转特性与负压对抽放效果有很多影响，抽放负压越大，抽放量越大，但当负压到一定程度后，抽放效果就不会明显增加，有时反而会影响抽放效果，要根据具体情况确定。

3.3 其它途径

1）.放范围：扩大抽放范围：一是要合理增加钻孔数目来扩大抽放面积；二是要增加抽放煤层及抽放区域。

2）.层透气性：煤层透气性是煤层对于瓦斯流动的阻力，通常用透气性系数来表示。透气性系数越大，瓦斯在煤层中流动越容易，瓦斯含量就少；反之，瓦斯易于保存，煤层瓦斯含量大。

3）.抽放方法：随着煤矿机械化水平的提高，开采强度的大幅度提高，开采后邻近层、采空区等的瓦斯涌出量也急剧增加，为了实现高产高效矿井的安全生产，要求抽放瓦斯技术有一个新的突破，所以综合抽放方法已经是矿井进行瓦斯抽放的一个趋势。

4、结束语

瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，瓦斯抽放是解决和治理瓦斯的根本所在。瓦斯抽放效果的好坏关乎治理瓦斯的成败。相关科技人员经过长期实践认为矿井瓦斯抽放率主要与以下几个因素有关：即煤层瓦斯含量、透气性，抽放钻孔布置，钻孔封孔工艺，抽放系统及工作面通风方式。在相同抽放系统下，瓦斯抽出量大小与煤层瓦斯含量及涌出量，开采地质条件，瓦斯抽放工艺方法，抽放钻孔长度，通风系统，煤产量大小及工作面长度，工作面推进速度，井下煤层开拓及开采间隔时间等因素有关。