煤矿瓦斯抽采必要性及抽采技术

1、    煤矿瓦斯抽采必要性及抽采技术    张科【摘要】本文中主要分析了煤矿抽采瓦斯的必要性，并介绍了相关的抽采技术，最后介绍了抽采技术在煤矿现场的应用，希望为推进煤矿行业安全进步贡献自己的一份力量。【关键词】煤矿瓦斯抽采；必要性分析；技术应用引言煤矿井下瓦斯爆炸事故常有发生，社会各界由此提高了对煤矿井下瓦斯抽采技术的重视程度。同时，也对煤矿井下瓦斯抽采技术提出了更高的要求。所以，要通过更为有效、创新的方法提高煤矿井下的瓦斯抽采率，尽可能地降低煤矿井下的瓦斯含量和煤矿井下瓦斯涌出含量，这对于实现煤矿井下作业稳定安全有着至关重要的作用，同时也对煤矿安全生产

2、有着积极的促进作用。1、我国煤矿瓦斯抽采技术发展及现状我国煤矿瓦斯抽采的历史比较久，从1938年首次在抚顺龙凤矿进行采空区瓦斯抽采到现在，煤矿瓦斯抽采技术的发展大致分为4个阶段：20世纪50年代初开始的高透气性煤层瓦斯抽采阶段、邻近层卸压瓦斯抽采阶段、低透气性煤层的本煤层顺层钻孔与穿层钻孔抽采阶段和80年代到现在的综合抽采瓦斯阶段。通过半个多世纪的发展，煤矿工作者们把我国各地煤层地质特点和开采条件相结合，摸索到很多适用于我国煤矿开采条件的井下传统瓦斯抽采技术。抽采技术的应用虽说对提高煤矿瓦斯治理有明显效果，可是却存在着一个普遍没办法忽视的问题需要大量的煤岩层钻孔。而且这些抽采工程一定在具备施工

3、钻孔的巷道条件后或者提前开掘专门的岩层巷道后才可以实施，这样就大大增加了煤矿开采的成本。2、煤矿瓦斯抽采的必要性2.1确保生产安全性瓦斯一直存在于煤层中，随着煤矿的开采出现。因此在煤矿开采过程中要及时进行瓦斯浓度检测，设置抽放层，降低瓦斯的含量。这是因为瓦斯一但和空气接触并混合达到一定的濃度，遇到明火或火花就会被迅速引燃，在加上矿坑的空间较小，在较小的空间内大量气体燃烧就会发生爆炸。如果瓦斯的储量较大，那么整个矿井都会被破坏，施工人员很难逃生。2.2环境保护的需要瓦斯并不是一种纯净物，它是由二氧化碳和甲烷等气体构成的混合物，其中碳元素含量含量较高。温室效应主要是因为二氧化碳甲烷等温室气体的含量

4、大量增加，使得地球地面的温度逐渐升高，引起全球变暖的现象。这种现象虽然不明显但在持续进行，温度对整个地球生物圈的影响非常大，甚至是导致冰川融化陆地减少，对整个人类的生存造成威胁。2.3瓦斯具有开采价值瓦斯的热值很高，易于燃烧，燃烧产物是二氧化碳，这使得瓦斯摇身一变成为新能源的代表。将煤矿开采抽取的瓦斯应用到工业生产中不但能增加经济效益还可以减少对空气的污染实现了双赢。随着瓦斯经济效益的不断提高，国家也越来越重视瓦斯的抽采工作，出台了很多的法律法规加大对瓦斯开采的扶持力度。所以说瓦斯的抽采是生产的需要是国家政策的需要。3、煤矿瓦斯的抽采技术3.1模块化抽采对于高程度变质、煤质坚硬且层厚近水平、地

5、质简单，适宜粗钻孔和打长的矿井区，任一生产盘区可作一个瓦斯的抽放模块，对千米钻机加以利用来进行羽状千米钻孔的布置，以覆盖所有盘区，这样很可行。1）成孔工艺的原理用螺杆马达近水平定向钻进煤矿井下，通过对不同定向弯外管进行选用调节，可以实现不同定向效果。依据钻孔轨迹的设计，施钻过程可利用随钻测斜的数据对弯外管工具面向角调整，使得钻孔倾角与方位能基本达到预定的目标。2）分支孔的成孔工艺有两种成孔工艺方法可实现侧钻开分支孔前进式开分支孔和后退式开分支孔。螺杆钻具进行定向钻进的时候，悬空侧钻开分支是这两种开分支孔最简单的施工方法，也就是直接将导向钻具（单弯螺杆钻具组成）下至预开的分支点3m以上某处，再依

6、据要求对工具面向角进行调整，以滑动的方式缓慢地钻进，直至新分支孔开出。3）应用过程需要达到的相应技术指标定向钻进成孔的孔径要大于等于96mm，钻孔深度为500m，成孔率要大于等于80%，钻孔深度为600m成孔率要大于等于65%；钻孔平均的开分支孔的时间小于等于50min。该抽采方法主要优点是：钻孔的覆盖面积大、钻孔的瓦斯流量比较稳定、单孔抽放的时间长且浓度高，区域消突的作用好；钻机移动的次数较少，钻进效率得到提高，且利于集中化铺设并采集抽放管道；能精确地对盘区的地质构造进行探测，提供可靠的地质资料给下一步采掘活动；实现井下的大面积采掘活动，千万吨级年产量目标得以实现。该抽采方法主要缺陷是：地质

7、条件较为复杂的地带或者软煤层地带长钻孔难以实现；千米钻机的引进成本较高，且培训与维护技术人员的费用较高，对中小型矿井来说，所占投入产出的比例比较大，该抽放方法不适用。3.2交叉钻孔对区段瓦斯抽采的技术针对难以控制千米钻孔，控制之外与预抽时间较为不充分区段的煤层，抽放区段瓦斯可采用顺层交叉钻孔。用型号为zdy4000s的钻机，钻进约100m（工作面的宽度约为200m），孔径为94mm。钻场布于工作面巷道内，掘入工作面，对已掘出工作面的煤体瓦斯实行控制。该钻孔的布置方式较好地控制了瓦斯在厚煤层中的流动方向，因此较短时间内，可达20%的吨煤瓦斯的抽采率。该方法主要优点是：单位时间、瓦斯的抽采率比较高

8、；钻进工艺也很简单，设备的维护和技术人员的培训费用比较低；可以同时开辟几个钻场来钻进，提高工作效率。该抽采方法主要缺陷是：工程量比较大，钻机需要频繁地移动；抽放管线的铺设工程量较大且复杂。3.3穿层钻孔对煤巷条带瓦斯进行抽采的技术对于开拓高瓦斯盘区阶段，为安全掘进煤巷，应当采取穿层钻孔技术预抽煤巷条带瓦斯。抽放的工艺和原理：开掘岩巷于煤项底板，采取岩巷所形成的开拓的空间对底板岩巷的高位钻场进行布置，利用型号为zdy4000s的钻机钻入对煤层扇形钻透的钻孔，其终孔位置的巷道轮廓线控制在外15m。该抽采方法主要优点是：每单位时间瓦斯的抽采率比较高；钻进的工艺较为简单，设备的维护和技术人员的培训费用

9、也比较低；可以同时开辟几个钻场进行钻进，提高工作的效率。该抽采方法主要缺陷是：需要辅助巷道，采掘的工程量比较大，费用较高，钻机需要频繁地移动；抽放管线的铺设工程量较大且比较复杂。2.4“钻墙”对煤巷掘进实行掩护的技术抽采瓦斯“钻墙”是一边掘一边抽采，用扇形的方式布置抽放钻孔于御压带内，它距巷道壁不远，即用钻孔构筑一道墙于煤壁两侧沿煤层全厚（所以称作“钻墙”）。沿着煤层运移向巷道的瓦斯设置一道屏障，使得卸压带以内的深部煤体瓦斯移动向巷道空间被阻断了，与此同时，利用来自抽放系统的负压，抽出卸压带以内深部的煤体运移到钻墙的瓦斯，以对巷道两侧暴露的煤壁涌出巷道的瓦斯进行截流。该抽采方法主要优点是：能有效地对巷道两侧暴露的煤壁涌出巷道的瓦斯；钻进的工艺较为简单，设备的维护和技术人员的培训费用也比较低。该抽采方法主要缺点是：掘进的期间需要同时开拓几个钻场，采掘的工程量比较大；抽放管线的铺设工程量比较大且比较复杂。结束语在未来，更先进的科学技术必将为煤矿开采提供更加精尖的技术手段和专业性设备，煤矿企业在建设和开发更加安全、高效、可靠、耐用、智能化的煤矿井下采煤技术系统和作业模式的不懈努力中，还要致力于采煤技术手段和工艺的摸索与创新，通过多方面手段全面提升煤矿井下采煤的机械化、