高瓦斯礦井綜合瓦斯抽采技術(shù)實(shí)踐分析

韓猛

摘 要：礦井作業(yè)中瓦斯含量升高形成高瓦斯礦井，對(duì)于作業(yè)人員的生命安全以及礦產(chǎn)企業(yè)的安全生產(chǎn)影響重大。因此，關(guān)于高瓦斯礦井作業(yè)過(guò)程中，瓦斯抽采技術(shù)也引起了較多人群的關(guān)注。如何良好的治理礦井瓦斯，保障作業(yè)人員的生命安全，成為當(dāng)前礦產(chǎn)企業(yè)以及研究人員長(zhǎng)期研究的課題。針對(duì)此類現(xiàn)狀，該文針對(duì)高瓦斯礦井綜合瓦斯抽采技術(shù)的實(shí)踐，進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析研究。

關(guān)鍵詞：瓦斯治理 抽采技術(shù) 實(shí)踐分析 安全生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（b）-0074-02

礦井作業(yè)在持續(xù)的過(guò)程中，礦道內(nèi)瓦斯含量會(huì)隨著礦井深度的增加而增加，因此，在礦產(chǎn)企業(yè)作業(yè)的過(guò)程中，高瓦斯礦井存在較為普遍。在此現(xiàn)狀下，如何安全有效地進(jìn)行礦內(nèi)瓦斯的治理，并且促進(jìn)礦產(chǎn)企業(yè)的安全生產(chǎn)，也引起了廣泛關(guān)注。在此，筆者針對(duì)當(dāng)前高瓦斯礦井綜合瓦斯抽采技術(shù)實(shí)踐進(jìn)行簡(jiǎn)要的剖析研究，以期能為我國(guó)礦產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 高瓦斯礦井

瓦斯為可燃性氣體的一類，無(wú)色無(wú)味、難溶于水，其為煤炭形成初期誕生的伴生氣體，并且在持續(xù)高溫、高壓的環(huán)境下繼續(xù)生成，最終得到了較多的積累。此類氣體在形成的過(guò)程中，隨著高溫高壓的積累其濃度達(dá)到一定程度，會(huì)使人體發(fā)生缺氧窒息現(xiàn)狀，并極易發(fā)生燃燒或爆炸現(xiàn)象，最終造成礦道坍塌、人員傷亡等事件。

高瓦斯礦井指的是隨著礦道的深入，礦井內(nèi)部瓦斯含量提升或涌出量較大的現(xiàn)象。一般情況下礦道內(nèi)出現(xiàn)瓦斯，即被認(rèn)定為瓦斯礦井，作業(yè)中也參照瓦斯礦井的作業(yè)制度進(jìn)行作業(yè)。

2 高瓦斯礦井治理的必要性

煤礦采掘中出現(xiàn)瓦斯氣體現(xiàn)象較為常見(jiàn)，當(dāng)前在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，高瓦斯礦井的治理現(xiàn)狀也較為良好。在此，筆者就高瓦斯礦井治理的必要性進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析介紹，具體的必要性體現(xiàn)為確保作業(yè)人員的生命安全、確保礦道穩(wěn)定性、促進(jìn)礦產(chǎn)企業(yè)的穩(wěn)定收益。

2.1 確保作業(yè)人員生命安全

煤礦在開(kāi)采的過(guò)程中，大量的煤層地理位置較深。因此，在實(shí)際采掘的過(guò)程中，需通過(guò)礦井深入進(jìn)行采掘，礦井在深入的過(guò)程中，難以避免發(fā)生瓦斯含量升高的現(xiàn)狀，最終形成高瓦斯礦井。在此現(xiàn)狀下，針對(duì)高瓦斯礦井的治理，則有效地保障了采掘人員的生命安全，避免了因瓦斯含量濃度較大，產(chǎn)生的爆炸或者人體缺氧窒息現(xiàn)狀。同時(shí)有效地提升了企業(yè)的安全生產(chǎn)目的，并為后續(xù)的采掘作業(yè)提供良好的保障。

2.2 確保礦道穩(wěn)定性

瓦斯氣體具有較強(qiáng)的滲透作用，因此，在實(shí)際觀察的過(guò)程中，其觀測(cè)含量或濃度低于實(shí)際濃度含量，一旦發(fā)生瓦斯爆炸等現(xiàn)象，其結(jié)果遠(yuǎn)高于預(yù)估數(shù)據(jù)。此類現(xiàn)狀下，礦道安全作為主要的采掘通道，也為采掘人員的生命安全之路。當(dāng)前針對(duì)高瓦斯礦井進(jìn)行治理，則有效地保障了礦道的穩(wěn)定性，確保了礦井的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保障了企業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)。

2.3 促進(jìn)礦產(chǎn)企業(yè)的穩(wěn)定收益

煤炭資源為我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展中主要的應(yīng)用能源之一，其對(duì)冶煉業(yè)、制造業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、居民生活等方面有著直接聯(lián)系，因此，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。高瓦斯礦井作為煤礦企業(yè)礦井采掘中的一類特殊礦井，其對(duì)于采掘人員的生命安全，以及礦道的安全穩(wěn)定性影響重大。因此，高瓦斯礦井的有效治理，綜合分析對(duì)于煤礦企業(yè)的穩(wěn)定收益，有著極大的促進(jìn)作用，并且對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的穩(wěn)定性，也有著較好的促進(jìn)作用。

3 高瓦斯礦井抽采模式

高瓦斯礦井當(dāng)前在抽采治理的過(guò)程中，整體的抽采治理效果較為良好。各煤礦企業(yè)也積累了較為豐富的抽采經(jīng)驗(yàn)，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。當(dāng)前具體的抽采模式有3類，根據(jù)礦井采掘的先后順序分為采前抽采、采中抽采、采后抽采。

3.1 采前抽采

采前抽采為高瓦斯礦井抽采模式中，常用的一類瓦斯抽采模式。采前抽采主要針對(duì)單一煤層進(jìn)行應(yīng)用，主要原因?yàn)閱我幻簩油咚馆^為集中，通過(guò)采前抽采能夠提升抽采效率，并且保障抽采效果。采前抽采當(dāng)前主要應(yīng)用的抽采方法為針對(duì)單一煤層進(jìn)行鉆孔抽采，鉆孔主要分為穿層鉆孔以及順層鉆孔兩類，通常情況下，兩種鉆孔方法結(jié)合應(yīng)用能夠有效地保障抽采效果，并且提升抽采的效率。

當(dāng)前采前抽采有效地提升了采掘作業(yè)的安全性，較好地降低了瓦斯含量，并且在采掘的過(guò)程中，有效地降低了煤層壓力，防止因煤層壓力過(guò)大，產(chǎn)生煤層坍塌或突起現(xiàn)象。

3.2 采中抽采

采中抽采在煤礦高瓦斯抽采的過(guò)程中應(yīng)用較多，一般情況下對(duì)于礦井內(nèi)瓦斯涌出量較大，或在采掘的過(guò)程中單一采掘面瓦斯氣體濃度提升，并且嚴(yán)重影響后續(xù)的安全生產(chǎn)。此類現(xiàn)狀下針對(duì)通風(fēng)面為U型面的采掘面，通常采用穿層鉆孔或采空區(qū)埋管抽采。針對(duì)Y型通風(fēng)面，采用地面鉆井等方面進(jìn)行抽采。

采中抽采在高瓦斯礦井的治理中，能夠有效地提升瓦斯的抽采率，并且有效地控制了采掘過(guò)程中瓦斯含量及瓦斯?jié)舛?，保障了采掘作業(yè)中的安全性。

3.3 采后抽采

采后抽采一般情況下指的是礦井內(nèi)部瓦斯含量較低，或在持續(xù)積累的過(guò)程中，其含量為安全含量，對(duì)于日常采掘作業(yè)影響較小，此類現(xiàn)狀下通過(guò)采后抽采的方法進(jìn)行抽采。抽采的過(guò)程中，一般采用地面鉆井抽采法或穿層鉆孔抽采法，以此確保礦井內(nèi)部的瓦斯利用率，降低了瓦斯的損耗量。

實(shí)際抽采的過(guò)程中，有效地保障了礦井的通風(fēng)安全，并且降低在后續(xù)作業(yè)中的瓦斯積累，提升了礦井作業(yè)的安全性，增加了礦企的資源利用率，有效地提升了礦企的合理收益。

4 高瓦斯礦井綜合瓦斯抽采技術(shù)

高瓦斯礦井綜合瓦斯抽采技術(shù)，當(dāng)前在應(yīng)用實(shí)踐的過(guò)程中，整體的應(yīng)用效果較為良好，為我國(guó)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，以及采掘人員的生命安全提供了良好的保障。當(dāng)前在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，高瓦斯礦井綜合瓦斯抽采技術(shù)，主要的技術(shù)應(yīng)用類型有以下幾類，即高位鉆井抽采、分段式模塊式抽采、煤層密集孔洞抽采、采空區(qū)抽采，針對(duì)此類技術(shù)，筆者進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析介紹。

4.1 高位鉆井抽采

高位鉆孔在施工的過(guò)程中，根據(jù)采掘礦道頂板巖層的成型規(guī)律進(jìn)行。在施工的過(guò)程中，根據(jù)整體礦井的通風(fēng)巷高度，以及礦井的范圍確定打鉆位置，確定打鉆位置之后，根據(jù)巖石冒落角判斷礦井采空區(qū)的距離，確定打鉆位置、打鉆距離之后，應(yīng)根據(jù)煤層走勢(shì)以及傾斜角度，確定鉆孔的角度，以此保障后期鉆孔能夠良好的進(jìn)行抽采作業(yè)。

此后應(yīng)針對(duì)礦井內(nèi)部瓦斯涌出量、濃度現(xiàn)狀以及采掘面的推進(jìn)速度確定鉆孔數(shù)量，以此確定最終的鉆孔數(shù)量，設(shè)立合理的鉆孔數(shù)量，以促進(jìn)瓦斯的抽采效率。實(shí)際進(jìn)行鉆孔以及計(jì)算抽采效率的過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)瓦斯的抽采速率以及煤層采掘速度進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)，以避免因鉆孔數(shù)量過(guò)少，或采掘速度過(guò)快造成的瓦斯抽采不及時(shí)或瓦斯含量上升的現(xiàn)狀，并且針對(duì)鉆孔的實(shí)際孔洞大小，以及鉆孔之間的距離進(jìn)行協(xié)調(diào)配置，以期達(dá)到最佳的抽采效果。

4.2 分段式模塊式抽采

煤礦在采掘的過(guò)程中，會(huì)根據(jù)煤層的走向以及蘊(yùn)藏量確定采掘方向以及采掘過(guò)程中礦道的延伸。因此，在實(shí)際作業(yè)的過(guò)程中，礦井內(nèi)部采掘礦道，一定程度上可以分化為段落式以及模塊式，此類現(xiàn)狀下，關(guān)于礦井內(nèi)瓦斯氣體的抽采作業(yè)，抽采人員也可以根據(jù)采掘過(guò)程中的采掘路徑進(jìn)行瓦斯抽采，此類通過(guò)分段式以及模塊式的抽采方式，也稱之為分段模塊式抽采。分段式模塊式瓦斯抽采形成，能夠快速地降低礦井內(nèi)部瓦斯?jié)舛龋⑶以谧鳂I(yè)的過(guò)程中，對(duì)于煤炭采掘作業(yè)影響較小。但由于分段式模塊式抽采技術(shù)在實(shí)際作業(yè)的過(guò)程中，需與采掘作業(yè)同步進(jìn)行，并且需要持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間，此情況下礦產(chǎn)企業(yè)可針對(duì)相鄰礦道之間進(jìn)行瓦斯含量探測(cè)，提前進(jìn)行分段式模塊式瓦斯抽采。

以此進(jìn)行礦井之間的輪流抽采，從而提升作業(yè)過(guò)程中的作業(yè)效率，并且有效地提升實(shí)際作業(yè)的安全性，對(duì)于作業(yè)過(guò)程中采掘作業(yè)以及瓦斯抽采，形成了良性的循環(huán)效果。

4.3 煤層密集孔洞抽采

煤層密集孔洞抽采在實(shí)踐的過(guò)程中，主要針對(duì)工作面內(nèi)瓦斯含量極高，并且在回風(fēng)巷內(nèi)瓦斯?jié)舛纫矅?yán)重超標(biāo)的現(xiàn)狀。此類現(xiàn)狀下，采掘人員繼續(xù)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性較大，不利于企業(yè)的安全生產(chǎn)。當(dāng)前在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，針對(duì)此類現(xiàn)狀，作業(yè)人員可針對(duì)作業(yè)工作面進(jìn)行密集打鉆。打鉆角度應(yīng)垂直于工作面，一般情況下直徑應(yīng)為（85±15）mm之間，孔洞深度應(yīng)在50～85 m之間。此外為了保障工作面的安全性，實(shí)際作業(yè)的過(guò)程中，孔洞的間距應(yīng)不小于50 cm，打鉆結(jié)束之后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封孔?？锥醋鳂I(yè)結(jié)束之后，通常進(jìn)行無(wú)間斷抽采，并定時(shí)針對(duì)抽采樣品采樣分析，以此判斷礦井內(nèi)瓦斯含量現(xiàn)狀，從而保障安全生產(chǎn)效果。

4.4 采空區(qū)抽采

采空區(qū)抽采一般情況下抽采量高于預(yù)計(jì)數(shù)量，主要原因?yàn)椋和咚咕邆漭^強(qiáng)的滲透性，并且由于氣體的流動(dòng)性以及采掘作業(yè)的持續(xù)，最終抽采量較多。實(shí)際抽采的過(guò)程中，針對(duì)采空區(qū)進(jìn)行埋管抽采作業(yè)，并且通過(guò)多管道進(jìn)行抽采，以及最大化地進(jìn)行采空區(qū)的瓦斯抽采。采空區(qū)瓦斯抽采，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中能夠有效地降低采空區(qū)內(nèi)瓦斯含量，有效地保障了掘進(jìn)區(qū)域瓦斯含量的安全性，促進(jìn)了煤礦的安全生產(chǎn)目的。

此外采空區(qū)瓦斯抽采，為了有效地促進(jìn)其抽采效果，抽采的過(guò)程中可采用雙機(jī)抽采，并且增加埋管數(shù)量，以及控制抽采管進(jìn)入采空區(qū)的高度，同時(shí)注重管路的密封性，以此確保抽采過(guò)程中的作業(yè)效率。

5 結(jié)語(yǔ)

煤礦企業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中，礦井采掘中出現(xiàn)瓦斯含量較高的現(xiàn)象較為常見(jiàn)。此類現(xiàn)狀下，為了保障采掘人員的生命安全，促進(jìn)礦井的穩(wěn)定性，礦企針對(duì)礦井內(nèi)部高瓦斯現(xiàn)象進(jìn)行抽采作業(yè)，當(dāng)前主要的抽采技術(shù)有高位鉆井抽采、分段式模塊式抽采、煤層密集孔洞抽采、采空區(qū)抽采，根據(jù)礦井的實(shí)際瓦斯含量以及瓦斯?jié)舛龋C合利用各類抽采技術(shù)，能夠有效地保障采掘安全性，并且達(dá)到穩(wěn)定礦企收益的目的。

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