針對采空區(qū)中瓦斯埋管抽采技術(shù)應(yīng)用與分析

瓦斯治理問題始終是采煤工作關(guān)注的重點問題。通常情況下，在采煤過程中，隨著采煤進程的不斷推進，基于后方頂板垮落會形成采空區(qū)，當(dāng)采煤工作面風(fēng)流進入采空區(qū)后，受風(fēng)壓影響易使挖掘瓦斯集聚到上隅角，出現(xiàn)瓦斯突涌問題，形成采煤生產(chǎn)安全隱患。對此，在當(dāng)前高度重視安全生產(chǎn)，強調(diào)提升瓦斯治理能力的背景下，有必要加強采空區(qū)中瓦斯埋管抽采技術(shù)應(yīng)用的研究，助力采空區(qū)瓦斯治理水平的提升。

　　1 采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)應(yīng)用的理論分析

　　采空區(qū)內(nèi)的瓦斯主要以區(qū)域內(nèi)的滲流風(fēng)流為載體，并在費克力作用下進行擴散、流動[1]。因此，在U型通風(fēng)條件下，根據(jù)采空區(qū)瓦斯流動質(zhì)量守恒定律原理以及費克定律進行計算分析，可知采空區(qū)瓦斯具有如下特征：

　　其一，采空區(qū)瓦斯存在不均勻分布特征，采空區(qū)內(nèi)部瓦斯體積分數(shù)通常高于采空區(qū)外部瓦斯體積分數(shù)；采空區(qū)回風(fēng)側(cè)區(qū)域、采風(fēng)區(qū)回風(fēng)隅角是高瓦斯體積分數(shù)區(qū)域。其二，采空區(qū)瓦斯涌出問題集中在采空區(qū)回風(fēng)隅角處，上隅角瓦斯?jié)舛瘸孰A梯式變化態(tài)勢。其三，采空區(qū)瓦斯涌出問題受采空區(qū)滲流速度、煤層工作面瓦斯含量影響較大。

　　因此，在采空區(qū)瓦斯治理過程中，根據(jù)采空區(qū)瓦斯體積分數(shù)特征以及瓦斯本質(zhì)特征，通過在采空區(qū)進行抽采管道的科學(xué)布置，并向采空區(qū)瓦斯集聚區(qū)進行打孔，使其與管道有效連接，在抽采設(shè)備應(yīng)用下，經(jīng)瓦斯從采空區(qū)抽到地面進行利用與處理，從而降低采空區(qū)瓦斯總含量，避免瓦斯涌出問題的產(chǎn)生，降低采空區(qū)瓦斯涌出風(fēng)險。

　　由于采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)的應(yīng)用，是從多孔介質(zhì)（如破碎煤體、巖體）進行瓦斯抽采的過程。因此，在抽采過程中管道內(nèi)的流速、流量以及阻力在一定程度上與其他區(qū)域管道存在一定差異性。通常情況下，采空區(qū)瓦斯埋管抽采阻力多集中在抽采口滲流周面，受滲流周面大小影響相對較大，滲流周面越大，阻力越大。對此，為提升采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)應(yīng)用效果，應(yīng)加強技術(shù)研究，進行技術(shù)與方法的改進，降低抽采阻力、滲流速度等的影響。

　　2 采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)應(yīng)用的實踐分析

　　立足工程實際進行技術(shù)應(yīng)用分析是技術(shù)應(yīng)用科學(xué)性、準確性提升的根本保障。對此，以某礦區(qū)8208工作面為例，就采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)進行了如下分析。

　　2.1 工程簡介

　　某礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模約為152萬t/a，在煤礦開采過程中，煤層平均厚度約為2.2m，煤層主要以粉砂巖為主，部分地區(qū)為中砂巖、泥巖，巖層整體屬軟弱巖石。礦井瓦斯涌出報告顯示，礦井屬高瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量超過56m3/min。以8208工作面為例，調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：工作面傾向長度為180m，瓦斯含量最高超過6m3/t，工作面通風(fēng)方式為“U”型獨立通風(fēng)，回采工作面推進過程中存在巖層垮落現(xiàn)象，以垮落法進行采空區(qū)頂板管控。因此，在采空區(qū)瓦斯治理過程中，設(shè)計應(yīng)用瓦斯埋管抽采技術(shù)，保證8208工作面安全生產(chǎn)。

　　2.2 技術(shù)應(yīng)用

　　根據(jù)工作面瓦斯情況以及瓦斯治理要求，進行了如下設(shè)計：首先，在原有工抽采技術(shù)上進行改造，形成新的采礦區(qū)瓦斯埋管抽采格局。在此過程中，從工作面回風(fēng)順槽處入手，沿著回風(fēng)巷進行瓦斯抽采管道敷設(shè)，總管道靠近回風(fēng)巷底板，以φ305mm鋼材為主，采用鋼管串聯(lián)法進行焊接；在抽放短管連接處，距離管控一米左右的地方配置抽放口；在管道鋪設(shè)過程中，為進一步提升管道穩(wěn)定性，采用一定支護方式進行支護處理；在管道末尾處配置鐵砂網(wǎng)，用以處理掉落煤渣對采空區(qū)瓦斯?jié)舛鹊挠绊?；在管道末尾處配置與其他抽采系統(tǒng)相連的閥門，提升采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)應(yīng)用價值。

　　其次，做好支管變徑處理，并在管路既定范圍內(nèi)配置三通和閥門、蝶閥，以滿足封閉前瓦斯抽采需求。與此同時，隨著工作面的不斷推進，根據(jù)實際情況進行三通連接軟管與閥門的調(diào)整，以提升瓦斯管路應(yīng)用的科學(xué)性。

　　此外，瓦斯埋管抽采技術(shù)應(yīng)用過程中，注重預(yù)埋管路防水、防爆、防堵塞措施的有效應(yīng)用。在此過程中，可配置細孔口噴水管、氣樣采集管、木垛支護等進行瓦斯埋管抽采系統(tǒng)的完善。為進一步提升瓦斯抽采效率，根據(jù)采空區(qū)瓦斯抽采特征，可在抽采管道起始端管口處、管道每個抽放口處配置匯集艙[2]。

　　另外，做好上隅角監(jiān)測工作，對抽采管道情況，包括濕度、溫度、一氧化碳體積分數(shù)、二氧化碳體積分數(shù)等具有全面了解，在此基礎(chǔ)上，進行管路閘閥開度、抽排風(fēng)量等的科學(xué)調(diào)控。

　　實踐證明，采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用具備較強的抽采效果，采空區(qū)上隅角瓦斯體積分數(shù)得到明顯改善，是原來的1/2，抽采管道內(nèi)瓦斯?jié)舛仁窃瓉淼?倍。