突出煤层立体式瓦斯治理模式分析

突出煤层立体式瓦斯治理模式分析

郝磊

河南平宝煤业有限公司 

摘要：煤矿瓦斯事故频繁发生，对矿工人员的生命安全造成了巨大威胁，也制约了煤炭行业的可持续发展。煤层立体式瓦斯治理模式作为一种创新的治理方法，具有较高的应用价值。传统的瓦斯治理方法主要包括通风抽放和瓦斯抽放等，这些方法在一定程度上能够减少瓦斯浓度，但仍存在一些技术和管理上的问题，无法从根本上解决煤矿瓦斯问题。因此，有必要寻找一种更加有效的煤层瓦斯治理模式。基于此，本篇文章对突出煤层立体式瓦斯治理模式进行研究，以供参考。

关键词：突出煤层；立体式瓦斯；治理模式

引言

煤层瓦斯是地下煤炭开采中常见的一种危险气体，对矿工的生命安全和矿山的可持续发展产生着严重影响。煤层立体式瓦斯治理模式作为一种创新的治理方法。该模式通过对煤层的立体结构进行分析，充分利用煤层内部和周围的空间，实现瓦斯的快速排放和集中处理。传统的煤层瓦斯治理方法存在一些局限性，因此需要探索新的治理模式。本文针对这一问题，提出了煤层立体式瓦斯治理模式，并分析了其原理、特点和关键技术。

1煤层瓦斯的形成和危害

煤层瓦斯是地下煤炭开采过程中产生的一种危险气体，其形成和释放源于煤的分解和煤层内部压力的变化。煤层瓦斯主要由甲烷组成，同时还伴随着少量的乙烷、丙烷等有机气体，以及二氧化碳、氮气等非可燃气体。煤层瓦斯的形成源于古代植物的残骸在地下通过煤化作用而形成的煤层。在煤层形成的过程中，有机物质经历了压力和温度的变化，其中的重要成分甲烷被锁存在煤层中。然而，在煤炭开采过程中，由于煤层压力的减小和煤与空气接触的机会增加，煤中的瓦斯开始释放出来。煤层瓦斯具有高度可燃性和爆炸性，对矿工的安全构成严重威胁。煤层瓦斯能够在空气中形成可燃混合物，当混合物达到特定浓度范围时，只需一次点火源即可引发火灾或爆炸事故。煤层瓦斯也具有快速扩散的特性，当发生瓦斯泄漏时，瓦斯可以迅速扩散至整个矿井空间，增加矿工遭遇瓦斯爆炸的风险。除了爆炸风险，煤层瓦斯还对矿工的健康造成潜在威胁。煤矿工作环境中的瓦斯浓度超过安全限值时，矿工可能会受到瓦斯的毒害，引发呼吸系统和神经系统等相关疾病。此外，煤层瓦斯还可能与粉尘、烟雾等其他因素相互作用，形成更严重的健康危害。

2煤层立体式瓦斯治理模式的原理和特点

煤层立体式瓦斯治理模式充分利用了煤层的立体结构。通过对煤层内部和周围空间的分析，确定各个层位、通道和管道之间的关系，将瓦斯的排放路径和流动方向优化布置，使瓦斯能够快速、高效地被抽放出来。该模式将煤层视为一个整体系统，通过合理的井筒布置和排放系统设计，实现了瓦斯的集中排放和集中处理。煤层立体式瓦斯治理模式具有较高的抽放效率和安全性。通过预先排放煤层内的瓦斯，减少了煤矿工作面上的瓦斯累积，有效降低了瓦斯爆炸的风险。同时，采用多层次排放系统设计，根据煤层的分布特征和采掘工艺，将瓦斯进行分级抽放和处理，可以提高排放效率，最大限度地减少瓦斯排放的损失。煤层立体式瓦斯治理模式注重环境监测和控制技术的应用。通过实时监测煤层中的瓦斯浓度、流速等参数信息，及时采取相应的调控措施，确保瓦斯浓度在安全范围内。同时，模式还可以与先进的自动化与智能化技术结合，实现对瓦斯处理设备和排放系统的远程监控和管理。煤层立体式瓦斯治理模式需要建立科学的管理和运行体系。针对该模式，需要建立相应的管理标准和操作规程，配备专业的人员进行管理和维护。培养和提升相关工作人员的技能和素质，加强瓦斯治理的安全风险评估和预警工作，确保煤层立体式瓦斯治理模式的有效运行。

3煤层立体式瓦斯治理模式的关键技术

3.1煤层预排放技术

煤层预排放技术主要包括排放孔探槽、预排放钻眼和先导巷道等方法。通过排放孔探槽将导瓦管或导电缆布置在煤层内，以观察煤层瓦斯的分布情况。然后，在煤层采矿前钻设预排放钻眼，通过预先建立的管网系统，将煤层内积聚的瓦斯引导到地面进行处理。煤层预排放技术的关键在于确定排放孔的位置和数量。通过对煤层气体赋存规律和采煤工艺的深入研究，确定最佳的排放孔示范性布置，以达到瓦斯的快速排放和集中处理的目的。同时，根据煤层的差异性和复杂性，灵活调整排放孔的开设位置和数量，确保排放系统的通畅性和高效性。煤层预排放技术还需要充分考虑工程风险和煤层气体动力学特性等因素。在设计和实施过程中，需要进行前期的实地勘探和岩层力学测试，评估系统的安全性和稳定性。同时，要根据煤层的瓦斯产量、压力变化和湿度等特征，合理选择和控制瓦斯的排放速度和流量，避免因过快或过慢的排放引发其他问题。

3.2多层次排放系统设计

多层次排放系统设计，需要根据煤层的分层特征和气体产量分布情况，确定不同层位的排放策略和管网布置。对于煤层中气体产量较高的层位，可以设置专门的管线系统进行集中抽放；而对于气体产量较低的层位，则可以合理布置抽放点，实现局部抽放。通过分级抽放，可以最大限度地收集和排放煤层中的瓦斯。，多层次排放系统设计还需要考虑煤层内部通气和排放的动态调控。煤层通气和排放过程中，瓦斯浓度和流速可能发生变化，造成系统运行不稳定。因此，需要在设计过程中引入智能化监测与控制技术，根据实时监测数据调整排放点的开启或关闭，确保排放系统的稳定运行。多层次排放系统设计还要充分考虑瓦斯传输的特性和压力损失问题。在设计过程中，需要根据管道长度、管径和流量等因素，合理选择和配置排放设备和管道，以降低瓦斯输送过程中的阻力和压力损失，提高排放效率。

3.3环境监测和控制技术

环境监测技术是煤层立体式瓦斯治理模式中重要的一环。它包括瓦斯浓度监测、瓦斯流速监测以及其他环境参数的监测等。通过在煤层内安装传感器网络，能够实时获取煤层内气体浓度和流速等数据，为瓦斯的管控提供依据。同时，还可以使用图像识别技术、多元化传感器融合等手段，提高监测的准确性和可靠性。环境控制技术是根据实时的监测数据采取相应的调控措施，以控制瓦斯浓度的变化在安全范围内。当监测到瓦斯浓度超过安全限值时，可以启动瓦斯抽放系统，将瓦斯迅速排放到安全区域进行处理。同时，还可以通过调节通风系统、封闭采掘工作面等手段，控制瓦斯浓度的升降，使其保持在安全范围内。环境监测和控制技术的应用离不开先进的数据处理与分析技术。通过对监测数据的实时分析和处理，可以及时发现异常情况，并作出相应的响应措施。同时，还可以利用大数据分析和人工智能等技术，对瓦斯浓度的变化趋势进行预测和预警，提前采取措施预防潜在的瓦斯事故发生。

结束语

总之，煤层立体式瓦斯治理模式是一种创新的瓦斯治理方法，利用煤层的立体结构，通过预排放、多层次排放和环境监测控制等关键技术，实现了煤矿瓦斯的集中排放和高效处理。该模式不仅有效降低了瓦斯爆炸的风险，保障了矿工的安全，同时也减少了瓦斯对环境的污染。煤层立体式瓦斯治理模式是对传统瓦斯治理方法的技术创新和改进，以其高效、安全、环保的特点在煤矿行业得到广泛应用。相信在不断的研究和实践中，煤层立体式瓦斯治理模式将进一步完善和发展，为煤矿安全管理和瓦斯治理提供更多有效的解决方案。

参考文献

[1]刘雪莉,游继军.近距离突出煤层群瓦斯治理技术优化的研究[J].武汉工程大学学报,2021,43(01):86-90.

[2]梁道富,张云宁.突出煤层立体式瓦斯治理模式与效果检验[J].煤矿现代化,2021,(01):52-55.

[3]朱志富.综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术的应用探究[J].科技创新导报,2020,17(01):85-86.

作者简介：郝磊，（1988年4月—   ），河南省平顶山市人，安徽理工大学毕业  安全工程专业。