浅谈采用临近层及采空区抽放瓦斯开采解放层

郭成岗

（晋中市榆次区煤矿安全监管巡察队，山西晋中030600）

浅谈采用临近层及采空区抽放瓦斯开采解放层

郭成岗

（晋中市榆次区煤矿安全监管巡察队，山西晋中030600）

针对煤矿开采技术不断发展但安全事故在煤矿的开采生产过程中频繁发生的问题，对采用瓦斯抽放技术的当前形势、常见问题、危害及完善对策、采空区瓦斯的来源及危害和注意事项等问题做了深入研究，以提高煤矿开采工作质量与工作效率。

煤矿；开采；抽放瓦斯

煤矿开采最重要的一项工作是瓦斯治理。瓦斯是煤层形成过程中的一种产物，而吸附在煤层中，主要成分为甲烷，其危害众所周知，瓦斯治理关系着煤矿职工的身体健康和安全。瓦斯抽放是解决高瓦斯煤层的最重要手段。瓦斯抽放就是利用机器的动力产生负压，将煤层中释放的瓦斯进行抽取，然后通过管道将瓦斯输送到地面或总回风巷的一种抽放技术。通过合理布置抽放煤层，对于多层煤开采、瓦斯治理将起到积极的作用。

1 邻近层、采空区的瓦斯抽放

随着煤矿开采的深度增加，高瓦斯矿井数量也在增多，随着瓦斯治理的方法不断进步，井下抽放瓦斯是当前瓦斯治理最常用的瓦斯抽放方式，但是由于各煤层的地质条件不同，所以要采用抽放层的位置也不同，所以又将抽放方式划分为：本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等多种形式。

1.1 榆次A矿瓦斯概况

榆次A矿从2005年开采进入高瓦斯区域。巷道掘进过程中发现瓦斯浓度逐渐增高。更换局扇为2×30 kW的对旋局扇后，才能满足吹散瓦斯要求。回采工作面采用U型通风方式。瓦斯浓度增高采取了加大风量等措施，也不能解决回采工作面超限的问题，瓦斯治理出现了困难，危险性增加。该矿工程技术人员通过对煤层的地质赋存条件分析和煤层中瓦斯储存及涌出规律做了研究，分析认为该区域可采煤层3层。13号、15号、15号下煤层，瓦斯含量相差不大，首层哪一层对瓦斯治理最为有效？通过瓦斯治理方面的工程技术人员分析研究，该区域地质构造简单，瓦斯含量较高，三层可采煤层间距在30 m左右，确定为在中间的15号煤层进行抽放，可以同时解放15号煤层上部的13号和下部的15号下煤层，实践证明效果良好。

1.2 榆次A矿瓦斯抽放

根据榆次A矿实际瓦斯涌出量和瓦斯抽放的经验分析，决定榆次A矿瓦斯抽放以邻近层抽放为主。该矿可采煤层为3层，为13号、15号、15号下煤层，其13号煤层与15号煤层间距为32 m，15号煤层与15号下煤层层间距为5 m，主采15号煤层。

采用分层长壁式采煤法，将15号煤层厚度4.5 m分两层开采，首采上分层厚度为2 m（作为解放层开采），在工作面切眼形成未进行抽放瓦斯，上分层瓦斯涌出量为10 m3/min，采用邻近层及采空区抽放瓦斯后，工作面瓦斯涌出量为3 m3/min，本工作面采完隔3～4个月采13号煤层，不进行抽放，工作面瓦斯涌出量为0.8 m3/min。隔6个月采15号下分层不进行瓦斯抽放，工作面瓦斯涌出量为2 m3/min。

设计采用15号煤层开采上分层，布置回采工作面尾巷。工作面尾巷安装瓦斯抽放管道，将工作面尾巷抽放瓦斯横贯以里的横贯密闭埋入瓦斯管道，进行插管抽放，排放采空区瓦斯。密闭墙采用两层砖墙中间用黄土充填，密闭性好。抽放管要尽量靠近密闭墙上部，以便抽放到高浓度瓦斯。抽放管伸入密闭墙2～3 m。在砌筑闭墙时除预埋抽放瓦斯管外，还应预埋一根细管做为观测用。闭墙还应预埋放水管。

回采面邻近层抽放钻孔参数[1]：在回采面尾巷内，沿15号煤工作面顶板布置穿层钻孔。钻孔间距为10 m（初采20 m内间距为5 m）；开孔直径为89 mm；中孔直径为75 mm；钻孔角度为上仰35°～55°（根据煤柱宽度，煤层赋存角度等具体情况，进行调整，保证钻孔在裂隙带内）。钻孔方位为垂直尾巷巷道中心线；钻孔长度为55 m；封孔方式为聚氨酯封孔；抽放孔口负压为5 000 Pa；抽放孔口瓦斯浓度为11%；工作面瓦斯抽放量为6.5 m3/min；瓦斯抽放率为41%。

2 解放层[2]

解放层是指在突出危险的煤层群中，首先在突出危险性较小的煤层中开采，从而起到解放其他煤层的作用。

根据煤层的赋存条件和煤层层间距选择比较安全的煤层进行开采，从而形成采空区，使相邻的岩层弹性变形，形成裂隙，释放煤岩层中的瓦斯和聚集的能量。这样就为解放瓦斯突出煤层提供了条件。开采解放层这种方法行之有效较为安全。

该矿为高瓦斯矿井，选择合适的煤层首先开采释放瓦斯后，对其他煤层的开采起到解放的作用。

3 在煤矿瓦斯抽放中存在的问题及对策

3.1 存在的问题

1）对邻近层瓦斯抽放时间不能满足抽放的要求，瓦斯抽放率随时间的增加而不断提高。由于含煤岩层透气性差，抽放时间至少要在6～8月以上，而大部分煤矿企业由于采掘布置安排抽放时间仅在5个月之内，抽放时间不足，而导致抽放率低下。

2）钻孔工程量不足。钻孔工程量大小决定煤层透气性的高低[3]，合适的钻孔工程量将极大提高抽放瓦斯效果，但由于钻孔费时费财，部分煤矿为节约投资，钻孔工程量不足，从而影响高瓦斯矿井的抽放工作。

3）瓦斯抽放泵站能力低。由于煤矿瓦斯含量和地质条件等综合因素影响使部分煤矿配备的抽放泵及管道系统能力不能满足抽放管道到抽放孔口的负压值。抽排能力低，从而影响煤矿的采掘布置。

4）封孔质量低。煤矿瓦斯抽放的效果主要取决于孔底负压的大小，因此封孔质量的高低直接影响瓦斯抽放效率的高低[4]。我国现阶段封孔采用水泥砂浆密封，施工难度大，不易掌握，进而导致抽放率低下。

5）瓦斯抽放管理不到位。煤矿企业组建的抽放队伍相关知识和经验缺乏，钻孔施工质量与封孔施工质量难以得到全过程的监督，抽放的相关标准得不到全面落实。抽放系统的运行质量还需进一步提高。

3.2 针对煤矿瓦斯抽放问题的对策分析

煤矿瓦斯抽放煤层的采掘布置要合理，要防止采掘接替紧张而缩短抽放时间。要做好瓦斯含量的预测预报，防止打不必要的钻孔工程量。要采用先进的钻机和辅助设备。从而保证打钻的质量和速度及钻孔安全。同时要推广使用聚氨酯形式的封孔材料，确保封孔质量。要培养一支懂业务，会操作的抽放瓦斯队伍。

4 采空区瓦斯的来源及危害以及注意事项

4.1 采空区瓦斯的来源及危害

采空区瓦斯来源主要是本煤层残留在采空区煤炭中的瓦斯以及顶板和周围煤岩中的瓦斯。采空区积聚的大量瓦斯，随采空区漏风带入工作面或回风巷，造成瓦斯积聚超限影响正常生产。

当井下通风系统变化和采空区空气压力失去平衡，采空区积聚的瓦斯会突然涌出到工作面，给安全生产带来极大的威胁。

4.2 抽放采空区瓦斯时的注意事项

1）邻近层与采空区抽放，由于受采动影响，围岩透气性大大提高，因此抽放负压不宜过大，要控制抽放负压，保证瓦斯抽放浓度在20%以上[5]。如果抽放瓦斯浓度太低，空气进入采空区容易引起煤层自燃。

2）采空区抽放要做防止煤层自燃的检测工作。必须定期检查和采气分析测定，其内容包括密闭、抽放管内的气体分析（O2，CO，CO2，CH4）、温度、负压和流量等。当CO或温度呈上升趋势时，应控制低负压抽放，当发现有发火征兆时，必须立即停止抽放[6]，同时要采取注浆或注阻燃剂等防灭火措施，等火灾征兆消除后，再进行抽放。

5 结束语

榆次A矿通过合理确定首采煤层，并采用邻近层和采空区抽放瓦斯，为本煤层瓦斯治理，取得了较好的效果。同时作为解放层为其它煤层开采瓦斯治理创造了条件。随着高瓦斯矿井和突出矿井的增多，瓦斯抽放将是煤矿的一项重要工作。本文结合该矿实际对邻近层和采空区抽放瓦斯进行了分析研究，并针对存在的问题及对策，做了简要的说明，希望能够为相关工作提供一定的参考和帮助。

[1]张国华，侯凤才.预留瓦斯抽放钻场中钻场间距及布孔参数的确定[J].煤炭学报，2008（9）：992-996.

[2]滕桂荣，谭云亮，高明.基于LBM方法的裂隙煤体内瓦斯抽放的模拟分析[J].煤炭学报，2008,33（8）：914-918.

[3]翟成，林柏泉，叶青，等.图论理论在矿井瓦斯抽放系统优化中的应用[J].采矿与安全工程学报，2008，25（1）：119-122.

[4]余永强，杨小林，梁为民，等.控制爆破致裂提高矿井瓦斯抽放率试验研究[J].煤炭学报，2007，32（4）：377-381.

[5]孙凯民，许德岭，杨昌能，等.利用采场覆岩裂隙研究优化采空区瓦斯抽放参数[J].采矿与安全工程学报，2008,25（3）:366-370.

[6]王强.煤矿瓦斯抽放规范、瓦斯利用及瓦斯灾害防治综合治理技术手册[S].中国煤炭工业出版社，2008.

On Mining Liberated Coal Seam with Gas Drainage in Adjacent Seam and Goaf

GUO Chenggang
(Yuci Mine Safety Supervision and Inspection Team,Jinzhong 030600,China)

Even though mining technology has been developing,safety accidents frequently happen in mining process.To solve the problem,the paper studies current gas drainage technologies,common problems,harm and countermeasures,gas source in goaf,and precautions in order to increase the working quality and efficiency in mines.

mine；mining；gas drainage

TD712

A

1672-5050（2015）01-0004-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.01.002

（编辑：樊敏）

2014-10-23

郭成岗（1965－），男，山西太谷人，大学本科，工程师，从事矿山工程技术及管理工作。