煤礦瓦斯抽放工藝探析

煤礦瓦斯抽放是指利用專業(yè)設(shè)備將煤礦煤層、巖層和采空區(qū)的可燃?xì)獬槌龅倪^(guò)程，瓦斯抽放技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，一方面減輕了大型通風(fēng)設(shè)備的負(fù)擔(dān)，降低了大型安全事故的發(fā)生幾率，另一方面可以變廢為寶，將可燃?xì)庾鳛槿剂瞎┙o工業(yè)生產(chǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。本文通過(guò)對(duì)煤礦瓦斯抽放工藝的研究，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。
　　1、瓦斯抽放的目的和意義
　　1.1目的：礦井瓦斯抽放的目的是以減少和減輕瓦斯威脅，使煤礦可以進(jìn)行安全生產(chǎn)，抽放瓦斯時(shí)應(yīng)利用機(jī)械設(shè)備和專用管道造成的負(fù)壓，將煤巖層中存在或釋放出來(lái)的瓦斯抽出來(lái)，輸送到地面或其它安全地點(diǎn)并對(duì)其加以利用。若風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗^(guò)高，則會(huì)嚴(yán)重威脅礦井的安全，抽放的目的就是通過(guò)抽放降低瓦斯?jié)舛?，以提高礦井安全。
　　1.2意義：瓦斯抽放能減少瓦斯的涌出量，避免發(fā)生瓦斯燃燒或爆炸的情況，保證礦井的安全生產(chǎn)，減少事故的發(fā)生和人員傷亡；瓦斯也是一種能源，可用于工業(yè)生產(chǎn)和人民生活服務(wù)，變害為利，創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益；瓦斯抽放并得以利用可以減少瓦斯對(duì)大氣的污染，從而保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
　　2、瓦斯抽放原理分析
　　瓦斯抽放工藝中的主要應(yīng)用是在地面建立瓦斯泵站，經(jīng)井下抽放瓦斯管道系統(tǒng)與抽放鉆孔連接，泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成負(fù)壓，將瓦斯抽出，供給用戶。瓦斯的抽放會(huì)出現(xiàn)兩種情況，其中之一是抽出的瓦斯量小，在量小的情況下瓦斯抽出可以直接排放到大氣當(dāng)中，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中瓦斯的產(chǎn)生主要來(lái)源于采空區(qū)，其中采空區(qū)又叫回采工作面，這是煤礦瓦斯抽放的重點(diǎn)，這是由于采空區(qū)瓦斯流量較大并且來(lái)源穩(wěn)定，煤礦采空區(qū)抽放方法還是很多也不能統(tǒng)一，但是在不同的要求條件下抽放要求和抽放效果也不同。采空區(qū)的治理方法主要是采用抽放這種方式。
　　3、瓦斯抽放方法選擇
　　瓦斯抽放的方法需要從多個(gè)方面進(jìn)行綜合的分析和方法的選擇，其中基本原則就是要適應(yīng)當(dāng)下開(kāi)采煤層的儲(chǔ)存狀態(tài)以及開(kāi)采煤礦巷道的布置情況，要綜合根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件以及開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行分析和科學(xué)的選擇。
　　3.1 抽放開(kāi)采煤層本身的瓦斯
　　在開(kāi)采厚煤層時(shí)瓦斯的主要產(chǎn)點(diǎn)就是開(kāi)采層本身，常見(jiàn)的掘進(jìn)方式就是在正式的煤礦掘進(jìn)前，從底板巖石巷道打鉆穿透煤層，插入鋼管并密封，然后通過(guò)專業(yè)機(jī)械將瓦斯從插管中抽出，不同的情況下要根據(jù)具體的瓦斯儲(chǔ)存進(jìn)行抽放方法的選擇。
　　3.2 抽放鄰近煤層中的瓦斯
　　在多煤層的礦井開(kāi)采中，頂?shù)装鍘r層和煤層泄壓之后瓦斯的流動(dòng)性會(huì)大幅度的增強(qiáng)，瓦斯將會(huì)大量的涌入工作面，對(duì)生產(chǎn)的安全性造成威脅，這種瓦斯的抽放方式就需要在回采前進(jìn)行鉆孔到頂板或者底板的臨近煤層，回采的過(guò)程中瓦斯就會(huì)大量流入鉆孔。
　　3.3 抽放采空區(qū)的瓦斯
　　礦井的采空區(qū)大量涌出瓦斯的情況下就需要在采空區(qū)周圍密閉墻上插入抽放管；通過(guò)巷道向采空區(qū)打鉆孔進(jìn)行瓦斯的抽放，另外，在條件合適的情況下可以選擇在地面進(jìn)行鉆孔的方式，這種鉆孔方式具有的優(yōu)勢(shì)就是可以在采掘工作之前進(jìn)行，抽放時(shí)間不會(huì)太過(guò)緊張，但是還存在一些缺點(diǎn)，缺點(diǎn)就是鉆孔較深，鉆孔容易存水，需要及時(shí)清理。
　　4、煤礦瓦斯抽放新工藝研究
　　4.1沿空留巷煤與瓦斯共采技術(shù)
　　所謂沿空留巷是隨著采煤工作面的推進(jìn)，采用適當(dāng)?shù)南锱猿涮罘椒?，隔絕采空區(qū)，沿采空區(qū)留下巷道，采用這種方法可以在回采工作面，采空區(qū)側(cè)留下一條尾巷，形成Y形通風(fēng)，通過(guò)這條巷道排放瓦斯和熱量。在瓦斯涌出量比較大時(shí)，有利于安全生產(chǎn)和改善工作環(huán)境。另外，在所留的尾巷里可以布置瓦斯抽采鉆孔，實(shí)現(xiàn)前面開(kāi)采本煤層煤炭資源，后面同時(shí)抽采上下鄰近層卸壓解吸瓦斯的煤與瓦斯共采布局。采用Y型通風(fēng)，將空氣壓力場(chǎng)能位和瓦斯場(chǎng)流動(dòng)運(yùn)移向采空區(qū)后方挪移，很好的解決了上隅角瓦斯治理的問(wèn)題。
　　4.2鉆割一體化增透卸壓抽采技術(shù)
　　我國(guó)煤層基本上都是低透氣性煤層，瓦斯抽采困難，特別是單一的低透氣性煤層，常規(guī)的瓦斯抽放方法難以發(fā)揮作用，主要存在的問(wèn)題是：鉆孔有效影響范圍小。工作面鉆孔施工工作量大，抽放效率低，需要采取卸壓增透的方法，擴(kuò)大鉆孔有效影響范圍，提高瓦斯抽放效果。鉆割一體化技術(shù)是將高壓磨料射流技術(shù)與鉆孔施工技術(shù)相結(jié)合在鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中，由鉆機(jī)配合鉆桿內(nèi)送入的風(fēng)或者低壓水進(jìn)行排粉，與鉆機(jī)共同完成鉆進(jìn)作業(yè)。鉆進(jìn)結(jié)束后，鉆機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，只進(jìn)行退鉆作業(yè)。高壓泵站加壓，水壓達(dá)到預(yù)定壓力值后，清水與高壓磨料發(fā)生裝置產(chǎn)生的磨料粒子相混合，與此同時(shí)鉆頭壓控裝置完成射流直向鉆孔到側(cè)向割縫的切換.進(jìn)行割縫作業(yè)。通過(guò)閥門(mén)控制高壓磨料射流水的開(kāi)關(guān)，達(dá)到隨時(shí)鉆進(jìn)隨時(shí)割縫的要求，從而實(shí)現(xiàn)鉆割一體化。
　　4.3網(wǎng)格式穿層鉆孔孔群增透瓦斯抽采技術(shù)
　　目前網(wǎng)格式穿層鉆孔已成為我國(guó)單一松軟低透嚴(yán)重突出煤層防突的主要方法，此方法需要在進(jìn)行瓦斯抽采的煤層區(qū)域內(nèi)設(shè)定網(wǎng)格式穿層鉆孔位置，對(duì)設(shè)定的網(wǎng)格式穿層鉆孔位置逐個(gè)實(shí)施鉆空，形成孔群，鉆孔直徑一般為90毫米，以煤層中厚面為準(zhǔn)，鉆孔間距為5至8米。該技術(shù)煤層預(yù)抽率可由原先的20%提高到40%以上，實(shí)現(xiàn)單一低透氣性煤層瓦斯的安全、高效、均勻抽采，變高瓦斯突出危險(xiǎn)煤層為低瓦斯無(wú)突出危險(xiǎn)煤層，具有廣泛的實(shí)用性。
　　5、瓦斯抽放工藝應(yīng)用實(shí)例
　　某礦21141綜放工作面為特厚煤層，瓦斯涌出量大，治理工作面瓦斯難度較大，結(jié)合礦井實(shí)際需要，對(duì)21141綜放工作面瓦斯涌出來(lái)源開(kāi)展低位鉆場(chǎng)高位鉆孔、高位鉆場(chǎng)大直徑水平長(zhǎng)鉆孔、上隅角埋管、上隅角插管、局部高位瓦斯抽放尾巷等綜合抽放方式。
　　但由于該礦地應(yīng)力大、煤層構(gòu)造復(fù)雜造成抽放鉆孔施工期間出現(xiàn)頂鉆、卡鉆，鉆孔施工困難，打不到位。于是鉆孔定位是鉆探施工中非常關(guān)鍵的一步。首先，資料的收集必須全面，對(duì)于煤層的地質(zhì)資料要充分調(diào)查和勘探，根據(jù)具體數(shù)據(jù)進(jìn)行鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)開(kāi)孔方位和傾角科學(xué)的選擇，開(kāi)孔過(guò)程中充分利用煤層的天然走向和傾角。在鉆進(jìn)的進(jìn)程中要嚴(yán)格，按照規(guī)范進(jìn)行，一旦由于特殊情況造成挪動(dòng)或者偏差要及時(shí)糾正和重新穩(wěn)定鉆機(jī)。
　　在鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)根據(jù)孔口排渣及壓力儀表判斷孔內(nèi)情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。我們利用先進(jìn)的磁性定位鉆孔傾斜測(cè)量?jī)x及時(shí)進(jìn)行了鉆孔內(nèi)多點(diǎn)偏斜檢測(cè)，并根據(jù)鉆孔百米傾斜率和我礦的煤層頂板的巖性，對(duì)其余幾個(gè)鉆孔的傾角進(jìn)行了及時(shí)調(diào)整，并在隨后的鉆孔鉆進(jìn)中對(duì)鉆具安裝了鉆桿偏斜糾正器，鉆孔成孔后能滿足設(shè)計(jì)要求。在深孔鉆中對(duì)于各種孔內(nèi)事故應(yīng)按照實(shí)際礦井地質(zhì)情況采取預(yù)防為主的措施。
　　6、結(jié)語(yǔ)
　　總之，瓦斯抽放在煤礦開(kāi)采中是一個(gè)極為關(guān)鍵的工藝，鉆孔抽采和插埋管治理、尾巷瓦斯治理這些都需要我們充分重視，從設(shè)備到工藝進(jìn)行綜合改進(jìn)管理，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)吸收先進(jìn)理論，更好的保障瓦斯抽放的效率和安全，實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯的安全共采。