高瓦斯矿井工作面瓦斯综合抽采

高瓦斯矿井工作面瓦斯综合抽采

韦峥颍

河南能源化工集团鹤煤九矿，河南鹤壁，458000

摘要：瓦斯抽采是让高瓦斯工作面保持安全稳定生产的前提，为了让高瓦斯工作面的前方煤体及瓦斯含量有效降低，需要尽量避免采空区的瓦斯涌入到工作面，造成瓦斯超标的情况。本文主要分析了使用水力压裂增加煤层透气性，形成相互交织的瓦斯抽放通道。通过本煤层的抽放、钻孔提前对煤层瓦斯进行预抽，并且通过穿透钻孔来抽放采空区瓦斯工作面的一种瓦斯综合抽采技术。

关键词：高瓦斯；矿井工作面；综合抽采；瓦斯抽采技术

前言

瓦斯属于煤矿的重点灾害之一，但同时也是十分重要的清洁能源，合理利用瓦斯可减少灾害问题发生，同时还会对中国能源安全产生直接影响。预抽煤层瓦斯是减少煤矿瓦斯灾害的基础措施之一，能保障煤矿安全开采。而矿井内的瓦斯普遍是采空区内流出的，做好采空区内瓦斯抽采治理工作意义重大。

1高瓦斯矿井瓦斯抽采技术重要意义

瓦斯会对采煤工作的安全实施产生直接影响，采用有效的瓦斯抽采技术能保障煤矿安全开采，而瓦斯抽采始终是煤炭领域的重点研究内容。随着开采强度持续扩大，煤炭开采深度进一步增加，矿井内部瓦斯量进一步增加，为此需要利用有效开采技术，重视高瓦斯综合抽采技术，提高煤矿开采效率和安全性。

2水力压裂增透技术

2.1水力压裂参数

水力压裂参数主要是指煤层水力压裂效果的一种决定性因素。在确定水力压裂参数的时候，需要了解工作面煤体的具体强度，以及地应力的大小和侧压系数等，较为基础的地质参数按照工作面的具体围岩地质力学参数，确定水力压裂注水压力与注水时间以及渗透半径，真正了解到水力压裂钻孔的间距，通过相关实验分析出煤田矿区的没围岩地质力学参数以及水力压裂增透钻孔的间距大概在6米左右，瓦斯抽放钻孔的间距大概在3米左右，也就是每两个抽放钻孔当中都会存在一个钻孔来实施水力压力。为了达到理想效果，水力压裂钻孔的施工深度一般要大于工作面长度的70米左右，抽放钻孔的深度一般要大于50米左右。具体要结合工作面的参数来确定面长的工作面压力，钻孔与抽放钻孔的深度都需要给予适当加深，为了让钻孔对工作面内的煤层覆盖效果有所保障，同时风控效果也有所提升，避免产生卡钻钻孔的状态压力，抽放钻孔的开孔高度尽量高于1.5米左右，角度也要大于1°，孔径要选择75毫米左右的，对煤层相对较厚的工作面，需要适当的提升钻孔的开孔高度，让煤层水力压裂采用全长一次压力，钻孔的封孔深度在15到25米左右，水力压裂只是对钻孔封孔的长度内部进行压裂。

2.2水力压裂技术原理

水力压裂技术是在煤矿瓦斯治理过程中较为常用的一种技术，通过在煤层注入高压水，既可以使煤体当中出现裂隙产生扩展，又可以让煤体裂隙得以增加，使裂隙之间相互贯通，形成一个相互交织的裂隙网络，并且在煤层中相互连通，成为一种瓦斯排放的通道，增加煤层渗透率，让吸附状态的瓦斯可以解析成自由状态。自由状态的瓦斯可以通过裂隙向外排出，提升本煤层瓦斯的抽采效果，尽量减少工作面煤层瓦斯的含量，使工作面可以获得安全回采。

3煤层瓦斯抽采工艺技术

可以在煤层工作面的两个顺槽当中合理设置瓦斯抽放钻孔，随着工作面持续深入推进，提前对工作面前方现有瓦斯进行预抽处理，帮助减少瓦斯含量，确保在某种低瓦斯区域内实施工作面回采，提高工作面回采安全性。联系前面所述内容，分析水力压裂的钻孔设置方案，工作面特定煤层内的瓦斯抽放钻孔具体可以采取压裂抽放以及抽放钻孔相融合的一体化钻孔措施。合理布置上排抽放钻孔，并在下排设置压裂抽放钻孔，使上下两排之间呈现为某种三花设置形式。其中上排钻孔间距应该控制在6 m左右，对应开孔高度超出2 m，下排对应钻孔间距维持在6 m左右，整体开孔高度大于1.5 m，钻孔仰视角至少应该大于1°。钻孔过程中的各种操作参数可以根据工作面煤层对应的倾斜度、煤层厚度参数来确定。

4采空区中的瓦斯抽采技术

在工作面开采作业时，容易出现顶板上覆岩层移动问题，导致大面积离层裂隙出现，因为瓦斯气体密度相对较小，导致瓦斯气体顺着工作面顶板上方裂隙流出，从而在工作面后层采空区顶板裂隙带部位集聚，采空区内流入大量瓦斯，使工作面中的瓦斯含量超出基础限制，在不断强化工作面煤层瓦斯预抽的基础上，还需要做好采空区洼地治理工作。

4.1中、高位抽采钻孔

在工作面顺槽相关保护煤柱外围合理设置瓦斯抽放钻场，在钻场内部可以借助千米钻机朝工作面采空区相关裂隙带提前做好高位钻孔工作。其中高位钻孔数量大于3个，对应钻孔深度在300 m左右，而钻孔终点孔位可以分布于工作面顺槽以内的40 m、60 m、80 m这3种位置，分布于裂隙带上层，和煤层顶板相距6～8倍的采高，相关位置参数需要进一步根据顶板裂隙带高度以及工作面参数进行有效确定。中位钻孔数量应该至少大于6个，对应钻孔深度为260 m，而钻孔终点位置主要分布于工作面顺槽以内的75 m、85 m、65 m、55 m、45 m以及35 m这6种位置，分布于裂隙带下方，和煤层顶板之间相距3倍采高，相关位置参数应该进一步根据顶板裂隙带高度以及工作面参数进行合理设置。

4.2钻孔穿透抽采

在工作面的顺槽对应保护煤柱外部2个横穿之间进行穿透钻孔，对应钻孔间距维持在5～10 m之间，而钻孔开的孔高度也应该限制在1 m以下，钻孔的终孔应该设置于保护煤柱内侧的巷道顶板相距0.5 m位置，促进钻孔全面贯穿煤柱。同时在钻孔空口中合理下放套管，全面封孔，在结束控制阀门以及测点安装工作后，连接到瓦斯抽放钻孔对应的核心管路当中，工作面前方的钻孔阀门在整个操作中始终处于关闭状态，工作面回采操作中，还可以借助支架尾梁穿透钻孔中启动阀门，促进装置正式投入运行，合理调控阀门。

4.3防灭火措施

不断强化通风系统管理，根据工作面的实际需求风量进行准确计算，除此之外，还可以综合考虑初采过程中高抽巷的抽采作用限制。在初采抽放过程中，工作切眼配风为每秒2280 m3。为了提高通风系统运行规范性，保障通风断面合理性，需要每天定期实施风量测定，提高系统运行稳定性。回采前，可以在与切眼相距30 m左右的位置，对上隅角传输管路实施合理改造，额外设置三通，在工作面上隅角设置瓦斯抽采管路，从而针对上隅角瓦斯进行全面抽采。相关抽采系统属于高流量低负压。而初采及初放过程中，大量瓦斯被全面卸压释放，应使整个管道传输通路保持畅通，及时清理其中的各种杂物，及时清除涌出的瓦斯，促进系统整体抽采效率全面提升。

在工作面内回采前，应在施工煤层中合理实施钻孔抽采，进一步减少工作面巷道中的瓦斯涌入数量，初采过程中，尽量将抽采管对应拆除工作延后，将抽采管对应超前工作面的煤壁限制在5 m以下，强化该煤层内的卸压瓦斯抽采工作。

结束语

综上所述，瓦斯抽采是解决高瓦斯矿井工作面瓦斯的一个重要方法，水力压裂可以让煤体闭合，裂隙扩张，而且可以让裂隙相互之间获得贯通，形成一个相互交织的瓦斯流动通道，让煤体中自由状态的瓦斯可以通过裂隙被抽取出来，使工作面的煤层瓦斯含量有效降低。采空区瓦斯朝着工作面内的涌出，是工作面瓦斯已经超标的一个重要指标。并且在工作之前，要对瓦斯进行预抽，同时提升工作面采空区瓦斯的治理力度，在工作面的前方需要布置钻场施工的高中为钻孔，来进行采空区上部裂隙带瓦斯的抽采，并且还应当配合穿透钻孔抽采工作面上方的瓦斯，尽量降低工作面采空区当中的瓦斯含量，使用工作面瓦斯综合抽放技术，提前释放煤体压力，并增加瓦斯抽放的通道，对工作面前方煤体与采空区顶板的裂隙，以及工作面上方的瓦斯进行综合抽放治理，有效保证工作面生产的可靠性，有助于为瓦斯工作提供更多进步。

参考文献：

［1］杨振新.高瓦斯矿井回采工作面瓦斯综合抽采技术实践［J］.江西煤炭科技，2020（2）：31-33，36.

[2]贺宝龙.高瓦斯矿井工作面瓦斯综合抽采技术分析[J].当代化工研究,2019(07):102-103.