中國(guó)煤礦瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景

劉保林

華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲一礦

中國(guó)煤礦瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景

劉保林

華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲一礦

隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，煤礦瓦斯開(kāi)采技術(shù)也得到了創(chuàng)新。我國(guó)的煤層透氣性比較差，并具有較強(qiáng)的吸附性，這種情況決定了工作人員需要在瓦斯抽采技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)低透氣性高瓦斯煤層抽采進(jìn)行強(qiáng)化，提升并完善瓦斯抽采設(shè)備。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐和研究，逐漸從高透氣性煤層瓦斯抽采到鄰近層卸壓瓦斯抽采，最后到綜合抽采瓦斯階段，煤礦瓦斯抽采技術(shù)得到了較好的發(fā)展，針對(duì)性和使用價(jià)值越來(lái)越高，在不同的深度、結(jié)構(gòu)以及透氣性的要求下，都能夠得到較好的運(yùn)用。本文就對(duì)中國(guó)煤礦瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景進(jìn)行分析。

中國(guó)煤礦；瓦斯抽采技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；前景

1 煤礦瓦斯抽采技術(shù)的發(fā)展歷程

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)煤炭工業(yè)技術(shù)得到了很大的前進(jìn)，瓦斯抽采技術(shù)有了很大的發(fā)展?？傮w來(lái)說(shuō)，煤礦瓦斯抽采手段的發(fā)展歷程，在我國(guó)一般可劃分為四個(gè)階段：煤層瓦斯高透氣性抽采技術(shù)。在20世紀(jì)的50年代初期，井下鉆孔預(yù)抽技術(shù)首次被應(yīng)用于撫順地區(qū)的特厚以及高透氣性煤層抽采作業(yè)中，同時(shí)得到了一定的成就，使得礦區(qū)向深部發(fā)展階段的瓦斯安全得到了有效的保障；鄰近層卸壓技術(shù)。在20世紀(jì)的50年代中期，陽(yáng)泉礦區(qū)實(shí)驗(yàn)性的使用了穿層鉆孔抽采技術(shù)，并成功的抽采到了上鄰近層瓦斯，得到了多個(gè)礦區(qū)的支持、使用；低透強(qiáng)化抽采技術(shù)。在20世紀(jì)的60年代左右，我國(guó)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)性的進(jìn)行網(wǎng)格式密集布孔技術(shù)、煤層注水技術(shù)以及松動(dòng)爆破技術(shù)等強(qiáng)化抽采技術(shù)，由于各種原因，現(xiàn)仍未得到普遍推廣使用；綜合抽采技術(shù)。于20世紀(jì)80年代出現(xiàn)，隨著綜放、綜采手段的大力推廣使用，使得采區(qū)巷道布置措施得以優(yōu)化，但也導(dǎo)致工作面瓦斯涌出量不斷的增長(zhǎng)，所以為了減少瓦斯涌出量，我國(guó)開(kāi)始推廣使用綜合抽采技術(shù)。

2 常規(guī)瓦斯抽采技術(shù)

截至目前，瓦斯抽采方法尚無(wú)統(tǒng)一分類方法，根據(jù)抽采瓦斯來(lái)源及抽采作用原理進(jìn)行的分類如下。

2.1 順層鉆孔抽采本層瓦斯

順層鉆孔較多用在采煤工作面，在采面上按不同的布孔方式對(duì)煤層進(jìn)行抽采一段時(shí)間后再采煤，用于回采工作面，降低煤層瓦斯含量或解決工作面消突問(wèn)題。斜向鉆孔沿工作面推進(jìn)方向偽傾斜布置，鉆孔容易穿透煤層偽傾斜方向的層理，使透氣性增大，大大縮短了抽放時(shí)間。交叉式布孔法抽采瓦斯是在密集鉆孔及大直徑鉆孔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，鉆孔相互貫通，起到擴(kuò)大煤體卸壓范圍的效用。每個(gè)鉆孔的交叉點(diǎn)越多，效果越好。當(dāng)前，大直徑鉆孔抽采煤層瓦斯技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，千米鉆機(jī)的成功試驗(yàn)和應(yīng)用使大直徑鉆孔及深孔鉆進(jìn)得到廣泛的應(yīng)用。大直徑鉆孔增加了煤體的暴露面積，可以有效增加煤體的瓦斯抽放量。

2.2 穿層鉆孔抽采本層瓦斯

布置穿層鉆孔時(shí)，一般將鉆場(chǎng)設(shè)在底板巖石巷道或鄰近煤層巷道中，也有的將鉆場(chǎng)設(shè)在頂板巖層中，由鉆場(chǎng)向開(kāi)采煤層打鉆，貫穿煤層全厚。開(kāi)采層在經(jīng)過(guò)預(yù)抽后再進(jìn)行采掘工作，從而解決了采掘過(guò)程中的一系列瓦斯問(wèn)題。

3 中國(guó)礦井瓦斯抽采技術(shù)的前景

中國(guó)煤炭資源總量5.57萬(wàn)億t，其中埋深在1000m以下的為2.95萬(wàn)億t，占煤炭資源總量的53%。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)煤炭資源的需求也在不斷增大，隨著淺部資源的不斷開(kāi)采，煤炭行業(yè)的開(kāi)采深度不斷加大，隨之而來(lái)的高地應(yīng)力、高瓦斯、高地溫等災(zāi)害越來(lái)越嚴(yán)重，其中瓦斯災(zāi)害更是重中之重。

3.1 大間距上部煤層卸壓瓦斯抽采技術(shù)

研究發(fā)現(xiàn)，首采層卸壓開(kāi)采后，上向卸壓范圍為走向卸壓角80.8°～84.7°，傾向卸壓角83°～85°，上向卸壓層間距達(dá)10～150m，采用在被卸壓煤層底板彎曲下沉帶預(yù)先布置巷道鉆孔抽采卸壓瓦斯的技術(shù)方法，抽采率達(dá)65%以上。前期在彎曲下沉帶布置巷道，并使其隨著下向首采層的推進(jìn)很好地保留下來(lái)是此技術(shù)成功的關(guān)鍵。

3.2 多重開(kāi)采下向卸壓增透瓦斯抽采技術(shù)

研究發(fā)現(xiàn)多重卸壓開(kāi)采后，下向卸壓范圍為走向卸壓角99.3°～100.1°，傾向卸壓角為102°～110.0°，下向卸壓距離達(dá)15100m，采用預(yù)先布置巷道和穿層鉆孔抽采卸壓瓦斯，瓦斯壓力可以大幅度降低，煤層透氣性系數(shù)也可以增加500多倍，抽采率可達(dá)50%以上。

3.3 沿空留巷煤與瓦斯共采技術(shù)

所謂沿空留巷是隨著采煤工作面的推進(jìn)，采用適當(dāng)?shù)南锱猿涮罘椒?，隔絕采空區(qū)，沿采空區(qū)留下巷道，采用這種方法可以在回采工作面，采空區(qū)側(cè)留下一條尾巷，形成Y形通風(fēng)，通過(guò)這條巷道排放瓦斯和熱量，在瓦斯涌出量比較大時(shí)，有利于安全生產(chǎn)和改善工人的勞動(dòng)環(huán)境。另外，在所留的尾巷里可以布置瓦斯抽采鉆孔，實(shí)現(xiàn)前面開(kāi)采本煤層煤炭資源，后面同時(shí)抽采上下鄰近層卸壓解吸瓦斯的煤與瓦斯共采布局。

采用Y型通風(fēng)，將空氣壓力場(chǎng)能位和瓦斯場(chǎng)流動(dòng)運(yùn)移向采空區(qū)后方挪移，很好地解決了上隅角瓦斯治理的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)Y型通風(fēng)采空區(qū)頂?shù)装逋咚節(jié)舛燃巴咚箞?chǎng)分布規(guī)律的研究，確定瓦斯抽采鉆孔技術(shù)參數(shù)，通過(guò)淮南礦區(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，上向被卸壓煤層瓦斯抽采率72%以上，瓦斯壓力降至0.2～0.4MPa以下；瓦斯抽采濃度達(dá)60%～95%。下向卸壓煤層瓦斯抽采濃度85%～100%；采一層被卸壓煤層，瓦斯抽采率46%以上，多層開(kāi)采后，可達(dá)7%以上。

另外，采用沿空留巷留下的巷道還可作為開(kāi)采下一個(gè)工作面的順槽，一巷兩用，節(jié)省掘進(jìn)巷道的費(fèi)用，避免采掘失調(diào)、接續(xù)緊張。同時(shí)省去了工作面的煤柱，大大提高了資源回收率。

結(jié)語(yǔ)

中國(guó)瓦斯資源比較豐富，有清潔環(huán)保的特點(diǎn)，但是瓦斯的存在，會(huì)威脅煤礦的開(kāi)采與生產(chǎn)，所以相關(guān)單位要重視抽采技術(shù)，保證中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。中國(guó)的煤層透氣性比較差，并具有較強(qiáng)的吸附性，這種情況決定了工作人員需要在瓦斯抽采技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)低透氣性高瓦斯煤層抽采進(jìn)行強(qiáng)化，提升并完善瓦斯抽采設(shè)備，使其逐漸形成一個(gè)行之有效的瓦斯抽采工藝。工作人員要重視抽采工藝與技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯資源的高效開(kāi)發(fā)，以及煤與瓦斯的有效治理工作。

[1]謝東海.我國(guó)煤礦瓦斯抽采技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].科技視界，2013，02：24-26.

[2]白明鍇.中國(guó)煤礦瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J].河南科技，2014，11：18.