我国煤矿瓦斯抽放技术发展现状

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【摘要】 通过介绍瓦斯抽放的作用意义，阐明了煤矿瓦斯抽放技术的重要意义；描述了瓦斯抽放技术和抽放方法现存的问题，阐明了我国煤矿瓦斯抽放技术的发展趋势及发展方向。

【关键词】 煤矿 瓦斯 抽放方法

瓦斯危害是煤矿安全生产的五大恶魔的主角，据统计，瓦斯事故中死亡10人以上的比例达95%。瓦斯事故毁坏矿井巷道中的各种设备，破坏煤炭生产，给矿工的生命安全带来极大危害，造成巨大的经济损失，给社会的发展带来不利的影响。 例如，河南省平顶山市平煤四矿发生一起瓦斯爆炸事故，造成几十人死亡，多人受伤。

最近几十年来，我国煤炭工业发展迅速，煤炭生产效率大幅提高，随着新矿井的投产，老矿井的延深，采掘水平大幅提高，矿井瓦斯涌出量较之以前有较大增加，我国瓦斯矿井总数的50%以上是高瓦斯矿井，但在实际生产中，瓦斯抽放技术不够成熟，抽放效果不佳，瓦斯不能得到有效治理，尤其是瓦斯高的矿井，瓦斯超限问题更为突出，严重影响煤炭产量的提高，甚至会发生瓦斯爆炸。因此研究瓦斯抽放技术，大力开发利用瓦斯，变废为宝，综合利用已势在必行。抽放和利用瓦斯不但利于煤矿安全生产，而且可以开发新能源，这对我国煤炭工业的发展着重大的现实意义和历史意义。

1、瓦斯抽放技术的发展情况

抚顺龙凤矿1938年开始瓦斯工业抽放，龙凤矿1952建抽放瓦斯泵，开始系统地连续抽放瓦斯。最近几年来，无论瓦斯抽放技术，还是瓦斯抽放装备等均得到较快的的发展，特别是随着采煤工业的发展，矿井数量增加迅速，煤炭产量大幅提高，矿井深部不断延伸，高瓦斯矿井和突出矿井增加很多，新老矿井需要瓦斯抽放的越来越多。阳泉、焦作、淮南等矿先后进行了瓦斯抽放技术的研究，瓦斯抽放技术进过几十的发展，瓦斯抽放矿井数达到二百多过，瓦斯抽放量达到1157Mm3以上。瓦斯抽放量如表1所示。

我国瓦斯抽放技术大致经历了高透气性煤层瓦斯抽放、邻近层卸压瓦斯抽放、低透气性煤层强化抽瓦斯、综合抽瓦斯四个发展阶段。综合抽放瓦斯就是把开采煤层瓦斯采前预抽、卸压邻近层瓦斯采后抽及采空区瓦斯采后抽等多种方法在采区内综合使用，增大瓦斯抽放量及提高瓦斯抽放率。

2、矿井常见的瓦斯抽放方法

我国煤矿最常用的瓦斯抽放方式是井下抽放。考虑到抽放对象的不同，又可以分为本煤层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放和采空区瓦斯抽放。目前，煤矿应用最为普遍的瓦斯抽放方法有如下6种。

(1)本煤层采前预抽。绝大多数开采单一煤层的高瓦斯或突出矿区均采用采前预抽抽放本煤层瓦斯，如焦作、鹤壁、晋城、潞安等矿区。部分开采远距离煤层群的矿区，往往也采用这种方式抽放本煤层瓦斯，淮南矿区C13-1煤层群开采就属于此情形。

(2)本煤层边采边抽。许多高瓦斯或突出矿井为了解决本煤层预抽时间短、瓦斯抽放率低等问题或者是为了增加瓦斯抽放量，在回采过程中往往采取边采边抽瓦斯措施。

(3)本煤层边掘边抽。煤巷掘进时，我国大部分高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井采取边掘边抽措施防治煤与瓦斯突出和瓦斯超限。

(4)邻近层钻孔抽放。开采煤层群的矿区，当回采工作面瓦斯涌出以邻近层为主且通风方法不能保证瓦斯不超限时，几乎全部实施了邻近层瓦斯抽放，其中约有70%以上的工作面采用穿层钻孔抽放邻近层瓦斯。穿层钻孔抽放邻近层瓦斯在阳泉、天府、松藻、中梁山等矿区应用非常普遍，工作面瓦斯抽放率普遍超过50%。

(5)邻近层巷道抽放。阳泉矿区是邻近层巷道抽放瓦斯方式的先驱，瓦斯抽放效果也最为显著，工作面瓦斯抽放率普遍高于70%，最高时达到90%以上;目前，该方法已在阳泉矿区15号煤层工作面广泛推广。

(6)采空区瓦斯抽放。我国部分矿区采空区瓦斯涌出较大的工作面，采用抽放采空区瓦斯的方法，以减少工作面风排瓦斯量和防治上隅角瓦斯超限。

3、瓦斯抽放技术现存问题

虽然瓦斯抽放技术在防治瓦斯灾害事故方面取得了较快地发展，但平均抽放率仍低于发达国家，不能有效控制死亡事故时有发生，原因主要包括以下几个方面：

1）突出机理不慎清楚；

2）区域预测有待加强，特别是不探构造瓦斯地质不祥；

3）消突措施低；

4）预测指示不敏感，高指标不突，低指标突出；

5）松软煤层打钻困难；

6）瓦斯抽放效果差，抽放时间短且钻孔数量少；

工作面的突出次数最多，占总突出数的94%，给矿井造成严重后果，所以应从以下几面采区防突措施。

1）在突出煤层进行采掘时，都应预测突出危险的程度，并根据具体条件采取防突措施。

2）在突出危险煤层中进行采掘作业时，在同一或相邻的两个采区内，同一煤层的同一分段，在集中应力影响范围内，不得布置两个工作面相向掘进。

3）突出危险煤层的采掘工作面，接近或进入地质构造复杂、煤层厚度和倾角急剧变化地带时，都应认真检验防突措施的实际效果，如果没达到预期效果时，应及时采取补救措施。

4、提高瓦斯抽放率的对策

4.1、改善采掘平稳 确保抽放时间

改善采掘平衡、确保抽放时间是提高煤层瓦斯抽放率的重要保障措施，这对实施本煤层预抽瓦斯的矿井尤为关键。提高煤巷掘进速度是突出煤层实现采掘平抽瓦斯时间的根本途径。图1为我国最近试验成功的水力挤出高效消突措施钻孔布置示意图。该方法的实质在于：通过注水使掘进头煤体适量外移，造成前方煤体破坏，集中应力带前移，增大卸压带宽度，快速消除掘进前方一定距离的煤与瓦斯突出危险性。

4.2、改革打钻工艺 增加吨煤抽放钻孔长度

国内外的预抽瓦斯实践表明，透气性系数介于0.004～0.04m2/(MPa2·d)的煤层要取得好的抽放效果，除了选用合理的抽放方式和保证抽放时间外，吨煤抽放钻孔的长度不应低于0.05m。

4.3、强化综合抽放瓦斯

强制增大煤层透气性，提高低透气性煤层的瓦斯抽放率。可以选用的技术途径包括：深孔爆破致裂、高能气体致裂、水力压裂、淹没射流和空间立体交叉布孔等。图2为交叉钻孔预抽瓦斯方式示意图。

4.4、推广聚氨酯封孔工艺 提高封孔质量

聚氨酯具有膨胀系数高、凝固时间短、封孔效率高、收缩率小和封孔质量高等优点，采用本煤层预抽瓦斯的矿井(特别是开采近水平和缓倾斜煤层的矿井)，应当采用聚氨酯封孔工艺，同时保证封孔深度≥4～6 m。

4.5、优化瓦斯抽放系统 提高瓦斯抽放能力

主要措施包括：选用与瓦斯抽放量和抽放系统阻力相匹配的抽放泵，尽量增大井下抽放干管和分支管的直径，管道低洼地段安设自动放水器，减少抽放管网沿程阻力;经常检查井下管网和抽放钻孔的气密性，及时关闭漏气抽放钻孔，提高抽放钻孔孔口负压。

4.6、加强瓦斯抽放管理

煤矿各级领导要高度重视瓦斯抽放工作，组建专门的瓦斯抽放管理机构;配备专业钻孔施工队伍和装备，严把钻孔施工质量关，杜绝虚报钻孔长度;瓦斯抽放系统按规定装设计量仪表、监测设施和放水器，定期进行抽放系统的维护和检漏;加强瓦斯抽放从业人员的技术培训和责任心教育。

5、结论

瓦斯事故严重影响煤矿的安全生产，瓦斯抽放是防治瓦斯事故的根本之策 ，当务之急是大力发展瓦斯抽放技术，保障煤矿的安全生产。

参考文献

[1] 范启炜.我国煤矿抽放瓦斯现状及展望.中国煤炭,2008,30（2）.

[2] 韩建光,韩臻.浅谈瓦斯防治与瓦斯抽放技术.煤,2010,18（1）.