矿井抽放管路积水对瓦斯抽采工程的影响及防范措施

矿井抽放管路积水对瓦斯抽采工程的影响及防范措施

刘燕龙 

安阳大众煤业有限责任公司  河南省安阳市  455000

摘要：受煤层顶底板砂岩裂隙水赢影响，在矿井瓦斯抽采工作中抽采管路内会出现严重积水的问题，从而造成瓦斯抽采效果差、影响矿井安全生产。本文通过深入分析矿井的背景、抽放管路的设计、管路积水的原因及其影响，并结合实际案例和经验总结，我们提出了一系列有效的预防措施，旨在为矿井瓦斯抽采工程的安全和效率提供有力的参考和指导。

关键词：矿井抽放管路；积水影响；瓦斯抽采工程；防范措施

1. 研究背景和目的

瓦斯抽采工程中，矿井抽放管路扮演着至关重要的角色，然而，管路中的积水问题对抽采的效率和安全性产生了严重的负面影响。因此，有必要研究如何减少或避免管路积水带来的危害，保障抽采巷安全高效地进行瓦斯抽采工作。本文通过深入探讨管路积水的原因以及它对瓦斯抽采项目的潜在影响，并进一步研究相关的预防策略，旨在提升抽采项目的工作效率和安全性。

2. 矿井概况与抽放管路设计

2.1 矿井背景

矿井隶属河南省安阳县铜冶镇区域的安阳大众煤矿。该矿井为煤与瓦斯突出矿井，开采煤层为二1煤层。该煤层赋存于山西组下部，位于北岔沟砂岩和大占砂岩之间。煤厚0.54～8.49m，平均4.45m。该煤层上距大占砂岩（Sd）0～10.67m，平均3.88m。下距L8灰岩平均34.00m，煤层底板至L8灰岩之间由砂岩、泥岩和砂质泥岩组成。

2.2 抽放管路设计

矿井在防突工作中严格执行两个“四位一体”综合防突措施，采取煤层底板施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施。在主要抽采巷道内均铺设有相应的抽采管路。

两个“四位一体”综合防突措施包括预抽煤层瓦斯和施工穿层钻孔。预抽煤层瓦斯是通过提前抽取煤层内的瓦斯，有效降低瓦斯浓度，减少瓦斯爆炸的风险。而施工穿层钻孔则是在工作过程中穿过煤层，进行瓦斯抽采，进一步降低了瓦斯积聚的可能性，提高了工作面的安全性。

在主要抽采巷道内，矿井铺设了相应的抽采管路，这些管路起到了关键的作用。它们能够疏导瓦斯，减少了瓦斯在巷道内积聚的可能性，降低了瓦斯爆炸的风险。通过抽取管路中的瓦斯，控制了工作面和巷道内的瓦斯浓度，保证了工作人员的安全作业环境。此外，抽采管路还配备了监测设备，能够及时监测瓦斯浓度，并在达到预警值时发出警报，提醒工作人员采取相应的安全措施。

在抽放管路设计过程中，需要遵循一定的设计原则和技术要求。合理布局是其中非常重要的一点，抽放管路的布局应该合理，覆盖到每个工作面和关键区域，确保整个矿井的瓦斯抽放工作顺畅。此外，抽放管路的材质应具有良好的耐腐蚀性和抗压性，能够长期稳定运行。对于管路的维护保养也是必不可少的，定期进行维护保养，确保设备的正常运行和安全性。

3. 管路积水的成因与影响分析

3.1 管路积水成因

结合矿井地质条件分析，矿区中二1煤层顶、底板均有砂岩层，在施工穿层钻孔期间，钻孔钻进至煤层顶板后，煤层顶、底板砂岩裂隙水沿抽放管路进入钻孔的抽放管路中，汇集至单元的抽放管路，再流至巷道总抽放管路中。

矿井的顶、底板岩巷掘进的坡度一般随着沿掘进方向探明的煤层的坡度，在煤层相对稳定的情况下，巷道坡度会保持一致，在出现构造或者褶曲的情况时，会造成巷道坡度的变化，因此随巷道铺设的管路也会有起伏的变化。在类似于安阳大众煤矿这类煤层顶、底板均有含水层的情况下，巷道内的抽放管路极容易积水。

3.2 管路积水的影响

抽放管路中存有积水时会造成很多影响：1.造成抽采浓度的影响，不单单使管路中浓度减低，单个的抽放钻孔浓度也会出现大幅度下降，很容易造成抽采不达标的情况，目前大众煤矿施工的21上01采煤工作面下底板抽放巷新施工钻孔就因为管路积水造成浓度低、流量小的情况，另有部分钻孔因孔内流水无法测量。2.易造成抽采负压降低、抽采量减少的情况，因管路中的存有积水，会占用管路中的有效空间，不单单会影响管路的流量还会因管路积水严重，造成管路堵塞，从而影响抽采管路的负压。无负压后，抽采钻孔就会失去效果。3.目前很多矿井已开始利用抽出的瓦斯进行发电，不造成能源的浪费，还可创作客观的经济收入，因此管路中存有积水时，还会对瓦斯发电造成影响；4.矿井标准化不达标。

4. 防范措施与治理方法

4.1 抽放管路积水治理原则

治理抽放管路积水问题对矿井瓦斯抽采工程的影响不可忽视，因此需要采取一系列有效的治理原则和措施来解决这一问题。首先，需要对积水的来源进行深入分析，包括煤层顶、底板的地质条件，煤层与管路之间的连接情况，以及施工过程中可能存在的水源入口等因素。通过对积水来源的分析，可以更准确地确定治理措施的重点和方向。

针对不同的积水来源和管路情况，可以采取注浆封堵或超前疏放的措施。注浆封堵是指利用水泥浆或其他材料对管路中的裂隙进行封堵，防止水分进入管路；而超前疏放则是在管路中预留放水孔，提前将积水疏导出管路，避免积水问题的发生。这两种方法可以根据具体情况综合运用，达到有效治理积水的目的。

另外，增加防水器也是有效治理抽放管路积水的重要措施之一。在管路低洼处和末端安装防水器，可以有效阻止积水进入管路或及时疏导积水，保持管路畅通。选择合适的防水器类型和安装位置，能够有效提高管路的抗积水能力，减少积水问题的发生频率。

4.2 具体防范措施

从以上情况得知，抽出管路积水造成的影响是很严重的，如何治理抽采管路积水问题，安阳大众煤矿在日常工作中积累了很多有用的经验，简单总结如下：

（1）分析抽采钻孔和抽采管路中积水的来源，采用注浆封堵或超前疏放的措施。安阳大众煤矿经分析积水来源后采用了提前疏放的措施。在每两组钻孔中间施工一组放水孔。每组4个钻孔，采用Φ127mm钻头开孔，Φ94mm钻头钻进，施工至煤层顶板5m后停止钻进。钻孔施工完成后，按抽采钻孔要求下设抽放管路，并进行封孔。外露的抽放管路连接至集气箱后进行放水。集气箱上口用抽放软管连接至低负压抽放管路上进行连抽。即起到了钻孔放水作用，同时也防止钻孔瓦斯溢出造成瓦斯超限（见附图1）。

（2）只靠疏水钻孔疏放围岩裂隙水时，还不能彻底达到持久、高浓的抽放效果，对围岩裂隙水的治理还不够彻底。虽然减少了钻孔积水，但部分钻孔流水，易造成巷道内的抽放支管、主管积水。因此，为杜绝管路积水，还需在抽放管路中补充防水器。一般情况下，在管路低洼处，和管路末端需安装放水器。（附图2）

（3）补充放水器后，可解决大部分管路积水的问题，但对于煤层顶底板水量较大的矿井，还需增加大容量自动放水器，在管路的末端及总管安装大容量自动放水器能够有效的解决的管路放水问题。（附图3）

结束语

本文结合我国目前煤矿井下瓦斯抽采管网实际情况，分析了其在应用中存在的不足及原因，并有针对性地提出了改进建议。我们期望这些建议能为矿井瓦斯抽取项目的安全性和工作效率提供有力的支持。

参考文献：

[1]杨华东,耶毅刚,许永刚等.间歇式高负压自动放水装置在瓦斯抽采管路中的应用[J].科技创新与应用,2015,(11):26-27.
[2]袁鲲鹏,张百胜,金力波.煤矿瓦斯抽放管路自动放水装置改进及应用[J].煤炭技术,2017,36(04):207-209.