煤矿井下采空区瓦斯抽放技术探析

王高阳

(山西兰花集团东峰煤矿有限公司,山西高平 048400)

煤矿井下采空区瓦斯抽放技术探析

王高阳

(山西兰花集团东峰煤矿有限公司,山西高平 048400)

煤矿井下采空区瓦斯的抽放,结合采空区的状态能够划分成全封闭采空区瓦斯抽放以及半封闭采空区瓦斯抽放。为此,本文论述了全封闭采空区瓦斯抽放技术以及半封闭采空区瓦斯抽放技术。

煤矿 采空区 瓦斯抽放 技术

高瓦斯近距离煤层群保护层采煤工作面回采结束封闭后，从邻近煤层、煤柱、围岩和工作面遗煤等处的瓦斯涌出并未因此而终止，仍然有很多的的瓦斯继续涌入封闭后的采空区，并且将延续一段时间。一般可1-2a或者更长的时间，这就造成了采空区积存了大量的高浓度瓦斯，严重影响矿井的安全生产。采空区的密封很难做到完全严密。随着矿井气象条件的变化，通风系统的调整等相关因素的影响，导致采空区内的瓦斯从密闭墙体周边围岩或隔离煤柱的裂隙往外漏出，造成密闭墙前或巷道内瓦斯超限、积聚，给矿井安全生产带来威胁，从而增加矿井通风负担和不安全因素。因此对采空区内瓦斯进行可控、安全地抽采，既能降低采空区内瓦斯给矿井安全生产带来的威胁，又能合理利用采空区内瓦斯能源，同时又减轻通风负担。通过不同采空区抽采方式的效果比较、分析和研究，选择适合可控、安全的采空区抽采方式。

1 瓦斯抽放的目的和意义

随着机采、综采和放顶煤技术的应用，开采强度随之增大，使得工作面绝对瓦斯涌出量大幅度增加。为了解决高产、高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的问题，必须结合矿井的地质开采条件，实施综合抽放瓦斯。

1.1 瓦斯抽放的目的

(1)预防瓦斯超限，确保矿井的安全生产。(2)对于无保护层可采的矿井，预抽瓦斯可以作为区域性或局部防突措施来使用。(3)开采保护层并具有抽放瓦斯系统的矿井，应抽放被保护层的卸压瓦斯。(4)开发利用瓦斯资源，变害为利。

1.2 瓦斯抽放的意义

(1)瓦斯抽放是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施之一。(2)瓦斯抽放能够解决矿井仅仅靠通风难以解决的问题，降低矿井通风成本。(3)瓦斯抽放能够利用宝贵的瓦斯资源，变废为宝。

2 闭采空区瓦斯抽放技术

2.1 新采空区瓦斯抽放技术

该采空区在采完不长时间，虽然已经密闭，但是未能够终止来自煤柱、丟煤、围岩的瓦斯，还存在大量的瓦斯一直往采空区涌向，并且持续比较长的时间，一般能够保持1年—2年以上。聚集在采空区的瓦斯灰往外泄露，离着开采区比较近，这极大地威胁着矿井的安全。为此，对这种新采空区实施瓦斯抽放具有重大的意义。在进行抽放的时候，需要根据一系列矿井的应用现状实施相应的技术，不但借助一系列的钻孔，也应在紧靠回风侧的防火墙进行插管，从而实施瓦斯抽放。

2.2 老采空区瓦斯抽放技术

一般会储存大量的瓦斯，而抽放这一部分瓦斯非常关键，这就要求加固跟老采空区相通的防火墙，然后插管。把抽放管路和插管连接起来，再进行抽放。

2.3 报废矿井瓦斯抽放技术

密闭报废矿井井口，借助其中的一个井筒安装管子插入密闭加以抽放，在各个水平上的抽放管路需要设计开口，以方便在深部充满二氧化碳或水的过程中依旧实施抽放。

3 半封闭采空区瓦斯抽放技术

3.1 直接往采空区打钻抽放技术

该技术应用较多的是在开采急倾斜厚煤层的过程中，它是借助下部煤层巷道，要么是通过回风水平或运输水平的底板岩巷往采空区打钻，抽放钻孔到达采空区区域，进而跟采空区之上和回风侧相靠近。该技术也适宜在缓倾斜与倾斜煤层使用。当前，一部分矿井通过穿层钻孔预抽瓦斯，倘若开采工作面的时候涌出很多的瓦斯，那么能够借助一些钻孔充当采空区瓦斯抽放用。

3.2 在顶岩打水平钻孔抽放技术

开采煤层顶板上面是涌入采空区瓦斯的来源，并且顶板是易碎岩石，在较难打钻抽放的时候，需要由回风巷往煤层之上挖掘一个斜巷，一直到达稳定岩层，在斜巷末端充当钻场。需要根据实际情况确定孔深，一般是100m，直接顶厚度决定了煤层顶板至钻孔中心的距离，一般是5m～10m，在推进采煤工作面的影响下，钻孔的底部位置一直处在冒落拱之上，可是孔口处于负压的情形，如此的抽放技术能够实现理想的效果。

3.3 往冒落拱之上打钻抽放技术

该技术需要使钻孔孔底处于冒落拱之上。该技术可以抽放1/2以上的瓦斯浓度，大都有着比较高的瓦斯抽放浓度，能够实现2m3-4m3/min钻孔单孔流量。对保护层进行开采的过程中，往往打钻孔对周围层卸压瓦斯进行抽放，并且在冒落拱之上进行打钻，以及对未开采的煤分层与冒落带中上邻近层的瓦斯进行捕集。

3.4 插管抽放技术

该技术在冒落顶板前把带孔眼的管子插入采空区实施抽放，在一般情况下，选择75mm—100mm直径的管子，位于采空区的一头长是1m—3m。管壁有小孔且借助沙网包好，防止抽放时发生堵塞的情况。此管子应尽量跟煤层顶部靠近，位于较高浓度瓦斯的位置。该技术抽出的瓦斯浓度比较低，通常是15%，简单方便，费用较少。

3.5 顶板尾巷抽放技术

在开采工作面之前，在专门用作排瓦斯的巷道掘进一个斜巷道，一直到开采层顶断相应的高度，最适宜在裂隙带，然后做一个平巷道到达工作面相应的距离，在推进斜巷口密闭插管工作面超出斜巷区域相应距离之后进行抽放。

3.6 工作面尾巷抽放技术

该技术类似于顶板尾巷抽放技术，在推进采煤工作面超出专门排瓦斯巷跟回风巷之间的联络风巷之后，砌筑密闭联络风巷口。该技术能够使得隅角瓦斯超限的情况得以解决。

4 综合瓦斯抽放方法

随着煤矿机械化水平的提高，以及综采放顶煤开采方法的应用，由于开采强度的大幅度提高，开采后(包括围岩)、邻近层，采空区等的瓦斯涌出量也急剧增加，有的工作面瓦斯涌出总量超过100m3/min，这样大的瓦斯涌出量使原有的抽放方式，方法已经不能消除工作面的瓦斯威胁。为了实现高产高效矿井(工作面)的高安全生产，要求抽瓦斯技术有一个新的突破，而解决高产高效矿井的高瓦斯涌出问题的方法只能是实行综合抽放瓦斯。

5 结语

总之，全封闭采空区与半封闭采空区所涌出的瓦斯成因存在差异性，这导致不相同的瓦斯分布规律，务必结合一系列采空区的现状，选用适宜的瓦斯抽放技术。

[1]孟祥春.采空区瓦斯涌出特点与抽放方法[J].科技论坛,2008,(25)：52-53.

[2]王玉武,富向,杨宏伟.采空区瓦斯抽放技术优选及适用性分析[J].煤矿安全,2008,39(5)：77-80.

[3]李铁良,陶玉梅,刘先平.采空区瓦斯涌出特征与抽放方法综述[J].煤矿安全,2003,34(4)：23-24.

王高阳(1988-),男,汉族,2013年1月毕业于太原理工大学采矿工程专业,现在山西兰花集团东峰煤矿有限公司通风科工作,助理工程师。