浅析煤矿瓦斯抽放的影响因素

张 锋

(山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000)

0 引言

近几年，瓦斯抽放技术的行业关注度逐渐提升，一是瓦斯事故影响面很大，二是瓦斯也是宝贵的能源，这也是与我国社会经济蓬勃发展，煤矿产业迅速崛起的形势密切相关。本文对瓦斯抽放相关影响因素进行了分析，提出了提高抽放效果的相应对策。

1 瓦斯抽放简介及研究价值

在煤矿开采过程中，矿井中的瓦斯会大量涌出，单靠通风系统难以排除，也会给通风设备带来巨大的负担，利用瓦斯抽放技术可以降低煤层瓦斯压力，减少安全事故的发生率，避免人员财产的巨大损失。同时瓦斯还是燃料，可变废为宝的原材料。鉴于以上2种特点，研究瓦斯抽放技术是现在煤矿开采的发展趋势，也是防止瓦斯事故发生的最根本目的。而当前我国的抽放技术只占瓦斯涌出量的20%～30%，研究抽放技术，提高抽放效率，是解决煤矿瓦斯问题最直接最有效的方法。瓦斯抽放符合国家政策的要求，可明显降低矿井的通风成本，是减少重大瓦斯事故的根本措施，提高瓦斯抽放技术是具有安全生产、创造更大经济和社会效益、符合环保要求的一项利国利民的措施。

2 煤矿瓦斯抽放技术的现状

19世纪60年代，瓦斯抽放技术被引入我国煤矿行业。针对煤矿瓦斯浓度高的问题，瓦斯抽放技术应运而生，即借助于风流干预，实现矿下瓦斯自下而上的抽送，最终目的为控制瓦斯浓度在安全范围，从而降低煤矿通风危险系数，对于瓦斯抽放技术及其影响因素的研究非常重要。从总体来讲，当前应用于我国的煤矿瓦斯抽放技术主要有：开放层抽放。通过打钻、巷道等方式于煤层开放之时或开放之前进行瓦斯抽放的过程，整个过程的瓦斯抽放位于开放层。这一技术分为卸压抽放、未卸压抽放2种，两者区分依据在于抽放时机，若开放受到影响则为卸压抽放，若未受到影响则为未卸压抽放技术。具体来讲，开放层未卸压钻孔抽放技术，不适应于原始煤体，这与其透气性特征密切相关。按照钻孔同煤层间关系来讲，有岩层钻孔、穿层钻孔之分；按照钻孔角度来讲，有水平钻孔、上向钻孔及下向钻孔3种。开放层卸压钻孔抽放技术，基于放动影响，应力具体在工作面附近的分布情况会发生一定变化，以此形成了应力集中区域与卸压区域。通常，基于卸压区域范围内煤层出现变化，故其透气性有所改变；若打钻孔抽放瓦斯位于这一区域，则抽出量便能显著提升，同时瓦斯向外泄露能够被有效阻止。

3 影响煤矿瓦斯抽放的因素

3.1 自然环境因素

自然环境因素对于煤矿瓦斯抽放效果的实施最为直接，具体来讲，其影响效果主要与矿下瓦斯储量、煤层天然透气性两方面密切相关。众所周知，无论是瓦斯储量还是状态均直接受到地质条件影响，其中抽放量与煤层完整性以及瓦斯实际储量密切相关，可以说后者是瓦斯抽放量的基础，前者透气性情况显著影响瓦斯抽放效果，随着透气性变差，瓦斯抽放难度攀升，需要制定一系列提升煤层透气性的方法，如煤层压裂技术的运用。

3.2 技术工艺因素

技术工艺相比于自然环境因素属于后天因素，针对瓦斯抽放设备与抽放管理两方面进行重点探讨。瓦斯抽放设备方面，所放用的主要有管路、钻具、抽放泵以及钻机等，抽放管路是瓦斯输送的凭借通道，其长度、直径、密封效果乃至阻力等方面都会对整个抽放过程产生直接影响，唯有瓦斯在管路中流通，才能最终实现瓦斯抽放。抽放泵是抽放过程得以实现的动力来源，唯有在动力支撑下，瓦斯才能由煤层中被抽放，并实现流通。另外，钻机及钻具等的选择也非常关键。我国现阶段尚且缺乏自主研发的高效率钻机，所以有的在用国产钻机与钻具效率偏低，不能满足抽放设计要求，会对于钻孔成孔质量乃至整个抽放效果造成极大影响，所有的设备均引自国外。此外，在实际抽放过程中，各项具体参数，如钻孔角度、孔径、间距以及孔口密封材料与方法、钻孔长度等方面都需要给予合理设置。例如，瓦斯抽放钻孔技术非常关键，其质量高低直接影响抽放效果。钻孔时，柔性施工非常有必要，钻孔力度、转速切忌太大，要适中，一旦与设计轨迹有所偏离时要即刻停止施工，并基于现存情况及时调整后续钻孔参数方案；钻孔不能钻进顶底板，故钻头、钻孔孔径与稳定器要尽量在一条直线上，防止发生偏离。瓦斯抽放管理方面，主要涉及5项参数内容，即瓦斯基础参数的记录与统计、瓦斯输送管路与瓦斯泵等的敷设和拆除、钻孔情况的检查、管网防水情况及日常巡检，以及整体瓦斯抽放系统检查与管理。现如今，我国煤矿瓦斯抽放管理水平普遍相对低下，仅有小部分煤炭企业技术水平合格甚至相对优秀。一方面，这一现状与企业对于瓦斯抽放重视度不足，未向员工传输足够的相关常识，宣传力度有待于加强密切相关；另一方面，员工的安全意识有待于加强。

4 提高瓦斯抽放的安全对策

4.1 瓦斯抽放所用设备安全系数要高

鉴于瓦斯抽放技术对于整个煤矿企业经济效益，尤其对于工人人身安全意义重大，故整个过程所放用的设施设备要满足安全要求，可靠性要有所保障。在进行煤矿瓦斯抽放设备的调研、采购过程中，一定要挑选正规厂家生产的可靠性好、寿命周期长的优质设备，切忌只过分注重价格，而忽视了设备本身质量。鉴于瓦斯抽放过程的特殊性，设备要尽可能少更换，以降低安全事故发生几率；同时，要对设备进行定期、不定期的检修与维护，以使得设备得以长久正常运作。

4.2 不断完善与优化瓦斯抽放系统

煤矿企业，尤其是相关技术人员要积极寻求更为先进的抽放方法，并根据煤矿实际情况(如瓦斯来源、矿下采掘工艺等)进行抽放方案的优化与调整，从而制定出一套符合本矿工作的新工作体系。

4.3 将采掘与瓦斯抽放时间平衡好

根据我国矿区地质实际情况看出，煤矿瓦斯抽放时间可以有效延长。这一情况主要源于当前瓦斯抽放消停作用相对较弱，其在矿下掘进中所起到的作用有待于提升的实际情况。因此，环境检测部门可以在充分调研考察并确定煤矿实际条件的情况下，借助于采掘接续时间使得抽放时间有效延长。

4.4 提高采空区的瓦斯抽放效果

随着煤层开采深度的加深，在深度煤层间、岩石层、巷道等区域往往会积聚大量的高浓度瓦斯，在对这些区域进行抽放时建议采取半封闭抽放法，提前进行埋管，配合切眼侧密闭法对大量涌出的瓦斯进行抽放。

4.5 做好日常的监测预防工作，提升自救能力

建立一套针对瓦斯抽放过程的监控系统，对抽放过程24小时专人监测，一旦瓦斯超限预警及时采取措施；在矿井下设立多个防爆庇护所，下井人员必须携带自救装置，提高危险意识，提升自救能力。

5 结语

煤矿瓦斯抽放作为影响煤矿企业安全生产的重要技术，必将是一项长期而艰巨的任务，需要广大学者不断开展深入研究。通过瓦斯抽放过程的程序化、规范化，才能保证煤炭开采和瓦斯抽放的顺利进行。随着矿区开放深度加大，提高机械化装备的研制和使用势在必行，通过一系列技术上和方法上的突破创新能够在保证安全前提下提高产能。只有将瓦斯抽放技术及其影响的对策、措施研究透彻，将先进技术和科学的抽放方法相结合，才能从根本上保证煤矿企业的安全生产。