卸压开采下瓦斯抽采方法和钻孔布置研究

卸压开采下瓦斯抽采方法和钻孔布置研究

冯扬波

山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司 山西高平 048400

摘要：国内外学者对卸压开采下瓦斯抽采方法和钻孔布置进行了很多研究，刘军对远距离下保护层卸压瓦斯抽采时空规律进行了研究，采用现场考察和数值模拟的方法，分析了被保护层煤层卸压瓦斯抽采钻孔合理布孔位置、膨胀变形分布、应力场演化规律及卸压抽采时空规律;王海阔研究了潘一矿远距离下保护层开采卸压瓦斯抽采技术，根据煤岩瓦斯耦合理论，采用ＲFPA2D数值模拟软件，分析了下保护层开采后上覆煤岩层的卸压瓦斯运移规律和变形及裂隙发育规律。

关键词：卸压开采;瓦斯抽采;钻孔布置

引言

现阶段煤矿矿井开采作业中，瓦斯问题始终是重大的安全隐患，要确保作业期间瓦斯浓度控制在一定浓度以下，才能保障矿井作业的安全开展，避免煤矿开采受到瓦斯的影响。要想实现对瓦斯浓度的有效控制，需结合科学瓦斯抽采方法来降低瓦斯浓度。但是因矿井地下空间地质条件较为复杂，瓦斯抽采工作的开展存在一定困难。基于此，需在抽采前制定科学抽采方案，施行安全措施，合理应用抽采工艺，提升瓦斯抽采工作效果。

1矿井瓦斯抽采方法阐述

1.1跨层钻孔抽采

当前井下瓦斯抽采工作开展过程中，跨层钻孔抽采技术的应用较为常见，该技术主要适用于存在突出危险的特厚煤层。纵观当前我国煤矿开采事业的发展，其中部分煤层缺少开采保护层，这就导致开采期间极易出现煤层突出的现象，存在较大的风险隐患。而针对此类煤层，跨层钻孔抽采技术的应用可以实现对瓦斯的有效抽采。在具体应用过程中，可以依据巷道种类的不同而分为底板岩巷密集跨层钻孔抽采、底板岩巷大面积跨层钻孔抽采两种。在瓦斯抽采作业期间，跨层钻孔抽采技术应用具备安全性高、灵活性高等特点，在各种地质类型的矿井中都可以良好应用。并且在具体抽采作业期间，虽然涉及到钻孔作业，但是其钻孔工程量相对较小，不会在钻孔期间对周围地质构造造成破坏和影响。通过跨层钻孔抽采瓦斯，可以在最短时间内进行瓦斯浓度的降低，减少瓦斯问题的安全隐患，所以该技术俨然成为当前突出煤层瓦斯抽采中常用的技术之一。

1.2顺层钻孔抽采

顺层钻孔抽采技术的应用同样为现阶段瓦斯抽采的常用技术，主要适用于煤层分布平缓、煤层起伏小的矿井煤层。与此同时，该技术的应用条件涉及到煤层所具备的含矸量不能过高。而在顺层钻孔抽采技术具体应用过程中，需要注重对钻孔间距的合理控制，要想控制好钻孔间距，需名且抽采时间与钻孔半径之间存在一定的关联，需要依据具体抽采情况，将其钻孔间距控制在2~5m之间。针对钻孔长度的控制，则与工作面长度之间存在较大关联。顺层钻孔抽采技术的应用，不仅可以以煤巷形成一定角度为方向进行钻孔，还可沿着煤层的走向进行钻孔角度的控制。此外，在实际瓦斯抽采期间，多种影响因素的存在导致煤层中可能存在控制缺失的区域，需要工作人员依据实际情况合理开展补抽措施来实现对瓦斯的有效抽采。

1.3高位走向钻孔抽采技术

纵观现阶段煤矿井下作业，在具体开采期间，受到地质应力因素的影响，会导致巷道上方出现裂缝。而针对高位走向钻孔技术的应用，主要是通过对巷道上方裂缝的应用来实现瓦斯有效抽采。该技术的应用，可以对巷道以及巷道周围的瓦斯进行有效抽采。在具体瓦斯抽采过程中，工作人员需结合具体情况，在每间隔100m的位置进行高位钻孔区的设置，并且钻孔期间需要结合巷道情况钻取不同深度的孔道。当前孔道深度主要包括垂直深度10m、20m、30m、40m，而钻孔直径则需控制在13mm，通过上述钻孔区域的设置，实现对巷道周围瓦斯的有效抽采。

2提高瓦斯抽采量的方法措施

对于透气性系数低、较难抽出瓦斯的煤层，采用常规抽采瓦斯的方法难以实现预期效果。为提高瓦斯抽采量，目前采用的方法措施有以下几种。

2.1加大钻孔直径

增大钻孔直径可以有效增加钻孔暴露面积，使瓦斯抽采量增加。

2.2增加钻孔的穿煤长度

由于煤层厚度是个定值，顺层钻孔长度的增加也有限，钻孔越长，打钻技术难度也就越大，因此，通过增加钻孔的穿煤长度增加瓦斯抽采量也是比较有限。

2.3增加钻孔密度

增加钻孔密度是缩短钻孔间距，增加抽瓦斯钻孔数量，在钻孔间距比较合理时，有利于提高煤层瓦斯的抽采率。由于每个钻孔在某一流动时间内都存在临界控制范围，只有在流动场内相互不干扰时才能增加钻孔密度，才能有效提高瓦斯抽采量。

2.4提高抽采负压

提高抽采负压是否能显著增加抽采量存在分歧，但一些矿井提高抽采负压后抽采量显著提高。每个矿井、每个煤层合理的抽采负压是不同的，要想获得最佳抽采效果，必须按各个煤层或钻孔抽采负压与流量特性曲线来确定合理的负压。同时，还必须考虑瓦斯泵的性能及抽采系统的密封程度。

2.5延长抽采时间

钻孔瓦斯抽采总量并非无限的，而有一个临界值。工程实践表明，透气性低的煤层，由于衰减系数较大，抽采半年至一年时间，钻孔抽采瓦斯总量就接近了钻孔的临界瓦斯抽采量。若再延长抽采时间，由于瓦斯抽采量的有限性，再抽采瓦斯也无实际意义，从矿井生产来看，也不可预抽时间太长。

2.6增大煤层透气性

对低透气性煤层，提高煤层透气性是增大瓦斯抽采量的重要因素。提高透气性的措施主要有保护层开采、深孔爆破和交叉钻孔等。

2.7进行抽采负压的合理优化

针对瓦斯抽采工作的开展，其中抽采负压的控制效果也会直接影响到抽采工作开展的安全性，并且随着抽采时间的不断增长，若处于不同的抽采负压下，其抽采稳定性作业期间抽采负压相对较大也会随之发生不同程度的变化。而产生这种现象的主要因素为。若抽采，那么意味着钻孔的漏风量也会随之提升，这就导致煤炭自燃风险的加大。虽然在实际瓦斯抽采过程中，进行抽采负压的提升可以大幅度提升瓦斯抽采的效率，但是同样会增大瓦斯抽采的安全性。鉴于此，在瓦斯抽采期间，需结合具体情况合理设计与选择抽采负压，通过对抽采效率与抽采安全性的平衡来确保瓦斯抽采作业的合理开展。

2.8进行管路检查防范强化

工作人员需要对新敷设的管路进行安全检查，具体包括连接紧密性、气密性等，需要严格按照相应规定要求，定期检查管路，维持管路在作业期间保持稳定的状态，提升瓦斯抽采的安全性。需要注意，井下抽采管道的铺设，需要与电力、通讯电线进行隔离，避免因电线漏电而出现瓦斯爆炸的现象。与此同时，在管道铺设期间可以利用红色涂料进行管道的涂抹，达到区分抽气管道与其他管道的目的。并且工作人员可以在管路附近设置标牌，以此提醒过往的车辆和人员注意避开。煤矿企业需组建专门的巡查小组，要求小组成员定期进行管路的检查。另外，若发现管路出现异常情况，需要第一时间进行情况上报，并采取更换、维修等措施来避免出现管道泄漏的现象，提升抽采工作安全性。

结语

综上所述，瓦斯抽采工作开展关乎到煤矿井下开采作业的安全性，所以煤矿企业需强化对瓦斯抽采工作的开展，依据煤层具体情况采取合适抽采技术，结合对科学安全防护措施的施行，提升瓦斯抽采效率和安全性，进一步保障井下开采作业的安全开展。

参考文献

［1］汤铸．煤层群开采多重卸压效应及卸压瓦斯抽采研究［D］．湘潭:湖南科技大学，2012．

［2］李树清，解庆雪，赵训，等．高抽巷内上向钻孔抽采邻近层瓦斯的试验研究［J］．煤矿安全，2012，43(7):1-3．

［3］邱阳，刘仁路.煤矿安全技术与风险预控管理［M］．北京:冶金工业出版社，2016.