矿井采掘工程中瓦斯抽采技术与安全管理

张照伦

【摘 要】在煤矿重大恶性事故中，煤与瓦斯突出事故、瓦斯爆炸事故、瓦斯和煤層燃烧事故占有很大的比例，而杜绝这类事故的首要手段就是瓦斯治理，在打钻进行瓦斯抽采的过程中，由于技术上和施工工艺上的缺陷，从而导致瓦斯抽采效果不佳，瓦斯抽采不达标，经常发生瓦斯事故导致人员伤亡。

【关键词】瓦斯抽采；矿井；开采

一、前言

瓦斯抽采瓦斯可以减少开采时的瓦斯涌出量，从而减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故。是保证安全生产的一项预防性措施。其次，抽放瓦斯可以减少通风负担，能够解除通风不易解决的瓦斯难题，降低通风费用。尤其针对瓦斯涌出量很大的矿井或采区，瓦斯抽放在技术上和经济上都是必须的。第三，煤层中的瓦斯同样是一种地下资源，将瓦斯抽采出来送到地面作为燃料和原料加以利用，可以起到保护环境和提高经济效益的作用。近年以来，随着开采水平逐渐向深部延深，矿井开采深度的增加，煤层瓦斯压力和瓦斯含量也在逐年加大，一些矿井由低瓦斯矿井逐渐转变为高瓦斯矿井或是煤与瓦斯突出矿井，瓦斯抽采不达标、瓦斯抽采管理部到位，是导致瓦斯事故的主要原因。

二、矿井采掘工程中瓦斯抽釆技术

（一）顺层钻孔及穿层钻孔抽采技术

目前对于大部分矿井来说，防治煤与瓦斯突出及瓦斯治理主要依靠施工钻孔对突出危险区域及高瓦斯区域进行卸压抽放，虽然采取了措施，但事故仍然在频频发生。主要是没有结合实际采取有效的治理措施。

1.顺层钻孔抽采

在施工顺层钻孔对区域煤体抽采瓦斯的过程中，要结合煤层性质，合理进行钻孔布置，特别是对于煤层透气性较差的煤层，要采取方法增加煤层透气性，或是缩小钻孔抽采半径；对于地应力大、煤层松软、钻孔施工过程中塌孔严重的钻孔，采取全程下套管的方法，钻孔施工完毕之后，根据煤层特性，确定合适的封孔深度，采用“两堵一注”带压封孔，浆液能有效对封孔段裂隙进行填充，确保钻孔的气密性，大大提高钻孔抽采效果，根据经验，按照此方法封抽的钻孔，单孔浓度能提高15%只40%。

2.穿层钻孔抽采技术

在区域防突措施中，穿层钻孔作为其中的一种，它能有效对煤巷掘进条带瓦斯进行卸压抽放，确保煤巷掘进过程中的安全，但在部分煤矿中，由于瓦斯抽采巷布置不合理性，导致钻孔施工难度加大，导致瓦斯治理不到位，从而发生瓦斯事故，根据经验，瓦斯治理巷预抽煤层掘进条带瓦斯选择底板瓦斯抽采巷为宜，主要原因是顶板瓦斯抽采巷施工钻孔容易造成钻孔偏移，钻孔施工过程中俯孔较多，不仅钻孔施工困难，而且封抽钻孔积水严重，抽采效果较差，在瓦斯抽采巷的钻孔布置中，底板瓦斯抽采巷是同等顶板瓦斯抽采巷抽采效果的1.5-3倍。

（二）采空区抽采技术

按照煤矿采空区类别，在采煤生产中，瓦斯抽采可分为回采工作面采空区瓦斯抽采、老采空区瓦斯抽采、报废矿井瓦斯抽采。

1.密闭抽采方法

密闭抽采法是抽采采空区瓦斯的一种常用和有效方法。此抽采法把采空区或回采工作面的进、回风巷都加以密闭，密闭墙厚为一至三米，灌筑砂、泥浆等材料，确保严密不漏风。再把抽采管穿过回风巷的密闭墙，伸入采空区内进行抽采，伸入以10m以上为好。抽采时，要对密闭内的气体成分、浓度、抽采负压等参数经常进行监测与控制，避免增大漏风造成采空区浮煤自燃。这种方法抽出的瓦斯浓度能达25%-50%以上。

2.回采采空区插管、埋管抽采方法

回采采空区插管抽采法是将带孔眼的管子在顶板冒落前直接插入采空区内进行抽采，插入采空区的管子直径在75mm～100mm之间，位处采空区内一端长2m～3m。管壁穿有小孔并用纱网包好，避免抽采中出现堵塞现象。此管要尽可能靠近煤层顶部，置于瓦斯浓度较高的地点。此种瓦斯抽采方法抽出的瓦斯浓度一般只有10%～25%，而操作简单方便、成本较低。

为了确保抽采效果并对预埋管抽采管口进行控制，应采取以下方法中的一种。（1）双埋管法。在第一条埋管埋入采空区达30m时，预埋第二条管路；此方法的优点在于控制简单，缺点是管材消耗较大。（2）气动阀门控制法。通过远控实现采空区内部各个抽采管口的气动阀门的开闭。此方法能节省预埋管路，按实际情况对瓦斯抽采口进行调节。但需要安设价格相对较高的气动阀门，施工工艺质量要求也很高。（3）远控胶囊控制法。这种方法基本原理同气动阀门控制法，节省预埋管路，价格较低，能按具体情况对瓦斯抽采口进行凋节。

3.向冒落拱上方打钻抽采法

在开采保护层过程中，在打钻抽采邻近层卸压瓦斯时，同时打钻到冒落拱上方，主要目的是捕集处于冒落带中的上邻近层和未开采的煤分层中的瓦斯。孔底应位于直接顶上方5m～10m处。钻孔之间的间距取10m～20m，抽采钻孔的瓦斯浓度为25%左右，在封孔高度等于开采层厚度的5-6倍时，瓦斯浓度达到40%左右。

4.在基本顶岩石中打水平钻孔抽采法

在涌入采空区的瓦斯来自开采煤层的顶板之上，而顶板为易于破碎的岩石，打钻抽采存在困难，要采用从回风巷向煤层上部掘一斜巷，进入稳定的岩层为止；在斜巷的末端作钻场，逆工作面推进方向打与煤层平行的钻孔，孔径为90mm～100mm，孔长按实际情况确定，在100m左右。从钻孔中心到煤层顶板的距离则取决于直接顶厚度，通常为5m～10m。回采工作面在推进中，钻孔底端始终处在冒落拱上部，而孔口处于负压状态，所以，这种抽采方式能取得较好的抽采效果。

三、加强高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井设计工作

矿井建设单位与设计单位加强沟通联络，根据特定的地质条件和煤层瓦斯情况合理优化矿井设计。（1）煤与瓦斯突出矿井的设备选型，如单一依据勘探地质报告资料对矿井主要通风设施、主要瓦斯抽采设施等进行设计选型，往往投产后即显现能力不足。应该结合煤层赋存条件和矿井开拓部署，均按照大功率、高可靠性的原则，对矿井主要扇风机、矿井瓦斯抽采设备、检测监控系统等主要安全设备和设施进行选型。（2）合理选取保护层。在矿井设计时，详细分析研究勘探地质和瓦斯资料，合理确定开采顺序，选取没有突出危险或突出危险性相对较弱的煤层作为保护层开采；不具备开采保护层条件时，则严格采用由上到下的顺序开采方法。开采保护层后，使其上下相邻的有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险，实现安全施工。（3）主要巷道的断面设计。矿井设计时，充分考虑矿井初期瓦斯治理的难度，合理确定瓦斯抽采率，尽量加大井巷断面，提高矿井通风保障能力。

四、结语

总之，我国已成为世界上瓦斯灾害最严重的国家，在复杂地质构造条件和严重瓦斯灾害威胁下，矿井建设要以通防和防突为重点，加强设计优化，合理确定安全煤量，合理选取保护层，加强安全防护措施，这也是避免矿井建设重大通防事故的有效途径，也提高了矿井建设质量和建设速度。

【参考文献】

[1] 肖永洲，李作明，管志召，等.黔北煤田地质特点及采取对策[J].煤炭科学技术，2008，36（3）.

[2] 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社， 2007.