本站原创我国是世界上最大的产煤国,同时也是发生煤矿灾害事故最多的国家,而造成煤矿灾害事故的主要原因就是瓦斯灾害.瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物,主要成分是甲烷,是一种无色、无味、无臭的气体.针对出现的这些问题,我们就要将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来,输送到地面或其他安全地点,此种作法就叫做瓦斯抽放.该文以朱家店煤矿为例,具体分析下瓦斯治理情况,并对瓦斯抽放所选用的方法及提高瓦斯抽放率的有效措施进行概述.
朱家店煤矿的基本情况
朱家店煤矿属于山西离柳焦煤集团有限公司下属单位之一,位于山西省吕梁市中阳县以北约10km朱家店村,井田南北长4.5km,东西宽3.1～4.6km,面积17.1518km2,保有储量19630万吨,属于高瓦斯矿井；煤层自燃倾向性为II级,为自燃煤层,煤层具有爆炸性.矿井地质类型为简单一类,水文地质类型为中等.矿井设计生产能力为120万吨/年,怎么写作年限为73年.
瓦斯抽放的方法
抽放瓦斯方法的选择应依据矿井瓦斯来源、煤层赋存状况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等因素进行综合考虑.由于煤层具有煤层透气性低、瓦斯含量高、煤层突出危险严重、地质构造复杂、煤层群开采等主要特点,因此常用的瓦斯抽放方式是井下抽放.目前,几乎是所有的瓦斯抽放方法都处于试验阶段,常用的方法主要有以下几种：
顺层密集长钻孔抽放本层瓦斯.顺层密集长钻孔用于区域性抽放,用于综放面或综采面降低煤层瓦斯含量或解决工作面消突问题,一般钻孔深80m以上,孔间距3～5m,预抽时间半年以上.为提高抽放效果,在布孔时往往采用斜向孔及交叉钻孔,斜向布孔有利于边采边抽,交叉式布孔可在不增加任何工程量的条件下,提高本煤层瓦斯抽放的效果.
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,并为增加瓦斯抽放量,一般在回采过程中采取边采边抽瓦斯措施.
本煤层抽采为主的区域预抽.该方法的效果也是十分显著的,减少了工作面风排瓦斯量和防治上隅角瓦斯超限.朱家店煤矿工作面抽采主要为本煤层+高位钻孔抽+采空区埋管抽放的工作面抽采方法,已得到广泛推广.
网格式穿层钻孔抽放本层瓦斯.网格式穿层钻孔可解决突出煤层打顺层孔时钻喷孔、塌孔问题,此方法最早是在北票台吉矿10号煤层进行的,该煤层是我国透气性极低的松软突出煤层之一.大量实践证明,低透气性煤层尽管预抽瓦斯极为困难,但在合理布置钻孔、保证预抽时间等技术条件下,完全能够达到预期的抽放效果.目前,网格式穿层钻孔成为我国单一松软低透气性严重突出煤层防突的主要方法.朱家店煤矿可以在此实践基础上,考虑是否将其应用到矿井瓦斯抽放中去.
我国煤矿瓦斯抽放存在的问题
钻孔工程量不足.抽放钻孔具有输排瓦斯和提高煤层透气性的双重作用,钻孔工程量不足是导致瓦斯抽放率偏低的主要原因之一.根据相关数据统计,我国大约有80%以上的高瓦斯和突出危险工作面采用本煤层预抽,单个工作面抽放钻孔长度一般为15000～35000m,钻孔总长度看起来不少,但吨煤钻孔长度少得可怜.抽放钻孔数量严重不足,导致瓦斯抽放处理还存在一定困难.
抽放时间短.瓦斯抽放率随抽放时间延长而增大.对透气性系数低于0.04m2/（MPa2d）的低透气性煤层,要达到较高的瓦斯抽放率,预抽时间不能少于6～8个月.我国的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井都程度不同地存在采掘失调,回采工作面预抽瓦斯的时间普遍不足.根据朱家店煤矿矿区的统计情况,平均预抽时间只有3.3个月.
封孔质量差.孔底抽放负压具有引流瓦斯和强制瓦斯解吸的功效,因此,封孔质量的好坏直接关系到瓦斯抽放效果的好坏.目前,我国约有2/3的瓦斯抽放矿井仍然采用黄泥或水泥砂浆封孔,甚至少数开采近水平或缓倾斜煤的矿井也采用水泥砂浆封孔,封孔长度短而且密封质量很差.我国约有65%的回采工作面预抽瓦斯浓度低于30%,这一数据充分反映出了抽放钻孔封孔质量差的现状.
抽放系统不匹配.几年来,政府利用国债资金对部分煤矿的抽放系统进行了更新改造,抽放系统不匹配的状况有了一定的改观.但是在朱家店煤矿仍然还有这种现象存在,部分矿井瓦斯抽放泵能力不足,极限抽放流量小.选用的抽放支管甚至主干管管径太小,抽放泵产生的负压绝大部分消耗在抽放管道的沿程阻力上.
提高瓦斯抽放率的有效措施
转变观念,不断提高瓦斯抽采意识.瓦斯不治,矿无宁日.只有将瓦斯彻底驯化,才能实现瓦斯的可防、可控、可治,以保障矿井的安全生产.朱家店煤矿充分利用班前会、干部大会等多种有效载体,重点宣传“瓦斯超限就是事故”、“人人都是通风员、人人都是瓦斯员”等多项活动,使矿区人人都意识到瓦斯治理的重要性.同时,注重交流学习,先后派管理人员及技术人员到兄弟单位学习好的理念,好的做法.
改善采掘平稳,确保瓦斯的抽放时间.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之一,同时也对实施本煤层预抽瓦斯的矿井尤为关键.从当前的情况看,我国有1/3以上的矿区开采是突出煤层,煤巷掘进速度普遍<100m/月,有的严重突出矿井煤巷月掘进速度只有20～30m,采掘严重失调,无法保证足够的预抽瓦斯时间.提高煤巷掘进速度是突出煤层实现采掘平衡、确保预抽瓦斯时间的根本途径,具体有如下措施：
针对矿区或矿井的瓦斯地质条件,开展瓦斯突出区域预测和煤巷掘进工作面突出危险性预测敏感指标及临界值的研究,提高突出预测准确率,减小突出预测率,达到提高掘进速度的目的.
研究探索适合矿区煤层条件的快速消突措施,缩短防突周期,提高掘进效率.此方法可以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.
整章建制、强化管理.朱家店煤矿与煤炭科学研究总院结合,组建煤科总院朱家店项目部专业抽采队伍,将钻孔施工、抽采管理、管道安装、技术研究联合起来.制定出瓦斯抽放泵站以及井下下抽采管理措施,以便于不断加强瓦斯的日常管理.
加强抽采系统巡检、放水,每班都应安排巡检放水工进行巡检放水；加强钻孔孔口负压、浓度、流量测试,对于流量、浓度较低钻孔,进行捅孔疏通；加强封孔操作管理、提高封孔质量,从而保证各钻孔严密不出现漏气情况.