工作面采空區(qū)瓦斯立體式抽采技術(shù)的應(yīng)用探究

礦井瓦斯事故是煤礦安全生產(chǎn)最嚴(yán)重的危害之一。以往防治煤礦瓦斯突出最主要的手段就是在煤層上多打孔，長(zhǎng)期抽排瓦斯，降低瓦斯壓力。但隨著煤礦挖掘深度的不斷增加，瓦斯含量越大，就必須運(yùn)用更好的瓦斯抽采方法，以降低煤層瓦斯壓力及含量，解決綜采工作面瓦斯超濃度超限問(wèn)題。

　　1   采空區(qū)的瓦斯抽采方法

　　在厚煤層的開(kāi)采過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致大量的瓦斯涌入采煤工作面，利用瓦斯抽采技術(shù)將來(lái)自于采煤工作面的瓦斯資源進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)?？梢愿鶕?jù)巷尾布置的差異性和不同的工作面的開(kāi)采方法，在抽采作業(yè)時(shí)可以采用高位鉆孔抽采、高抽巷抽采以及地面鉆孔抽采等多種瓦斯抽采技術(shù)。

　　2   礦井采空區(qū)瓦斯抽采的現(xiàn)存問(wèn)題

　　高抽巷抽采技術(shù)也存在不利期，高抽巷層位布置不合理，過(guò)高或過(guò)低均不能達(dá)到有效抽采卸壓瓦斯的效果和受地面抽采泵站的能力限制，無(wú)法提升工作面高抽巷的抽采能力，導(dǎo)致抽采瓦斯的量小。我國(guó)的采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)雖然有了很大的進(jìn)步，但是，瓦斯抽采技術(shù)效果仍然存在很多不之處。

　　2.1 低滲透煤層瓦斯抽采產(chǎn)業(yè)化難度大

　　在開(kāi)采單一低滲煤層開(kāi)采之前必須預(yù)先做強(qiáng)化預(yù)抽處理，提高瓦斯的抽采率。當(dāng)前常用的強(qiáng)化預(yù)抽手段有：（1）將大量的水注入煤層中。（2）用大量摻入化學(xué)物質(zhì)的水灌入頁(yè)巖層進(jìn)行液壓碎裂以釋放天然氣的目的。（3）利用專門的水力切割或壓裂機(jī)具，實(shí)現(xiàn)向鉆孔內(nèi)部供水進(jìn)行不同方向的切割或整體的壓裂，達(dá)到提高煤層透氣的目的。在一定程度上做到了提高瓦斯抽采的效果，但存在局限性，目前，還沒(méi)有大范圍的應(yīng)用和推廣。當(dāng)前礦井采空區(qū)瓦斯抽采中低滲透煤層的強(qiáng)化預(yù)抽仍是急需解決的難題。

　　2.2 采空區(qū)瓦斯抽采方法的組合優(yōu)化

　　所謂綜合抽采瓦斯，就是將開(kāi)采煤層瓦斯采前預(yù)抽、卸壓鄰近層瓦斯邊采邊抽、采空區(qū)瓦斯采后抽及地面抽采等多種方法在一個(gè)采區(qū)內(nèi)綜合使用，使瓦斯抽采量及抽采率達(dá)到最高。在抽采系統(tǒng)中，封孔質(zhì)量和抽采鉆孔影響抽采質(zhì)量。由于不同地區(qū)的礦井實(shí)際情況和地質(zhì)構(gòu)造存在差異，導(dǎo)致了封孔技術(shù)各不相同。因此，需要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行完善封孔技術(shù)。抽采從業(yè)人員在采空區(qū)瓦斯綜合抽采瓦斯時(shí)應(yīng)注意幾個(gè)方面：（1）抽采方式設(shè)計(jì)組合。在抽采過(guò)程中，要想抽采達(dá)到最理想效果，就需要根據(jù)不同地質(zhì)情況采用不同的采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)組合。（2）鉆孔參數(shù)的最優(yōu)組合。由于瓦斯抽采時(shí)間存在差異，就需要挖掘不同的規(guī)劃方案，設(shè)計(jì)多種優(yōu)化組合的鉆孔參數(shù)。（3）優(yōu)化封孔工藝與技術(shù)。加大對(duì)不同封孔技術(shù)和新型封孔技術(shù)的優(yōu)化配合研究，提升封孔質(zhì)量。

　　3   綜采工作面采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用

　　3.1 高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù)

　　目前礦井采空區(qū)瓦斯抽采主要采用高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù)。其原理是以回采工作面采動(dòng)壓力形成的頂板采動(dòng)裂隙作為抽采瓦斯的通道，有效攔截鄰近煤層涌入回采工作面的卸壓瓦斯，同時(shí)，利用鉆孔的負(fù)壓作用改變采空區(qū)氣體流場(chǎng)分布，從根本上解決因?yàn)椴煽諈^(qū)瓦斯大量涌出造成工作面上隅角及回風(fēng)巷道瓦斯超限的問(wèn)題。

　　高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯的效果：當(dāng)開(kāi)采煤層的瓦斯含量小、采空區(qū)瓦斯壓力低時(shí)，就應(yīng)采用破碎的方法釋放瓦斯，因受裂隙帶高度的影響鉆孔無(wú)法到達(dá)裂隙帶中，導(dǎo)致了鉆孔無(wú)法發(fā)揮其作用，可以采用高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯技術(shù)。

　　3.2 高抽巷瓦斯抽采技術(shù)

　　選取的高抽巷位置是否合理將會(huì)直接影響鄰近層瓦斯的抽采效果。假如在冒落帶巖層內(nèi)布置巷道，工作面推進(jìn)時(shí)高抽巷道隨巖層冒落易遭破壞。除此之外，高抽巷處于矸石自然堆積區(qū)內(nèi)受工作面通風(fēng)量的影響，該區(qū)域的瓦斯?jié)舛炔环€(wěn)定，抽出瓦斯?jié)舛鹊?，抽出的瓦斯量小，抽放效果不理想。假如把高抽巷布置在彎曲下沉帶巖層內(nèi)，保存了原有巖層完整性，透氣性不佳，那么就會(huì)抽不出來(lái)瓦斯。因此，應(yīng)該在裂隙帶巖層中布置抽放巷。由于裂隙帶瓦斯主要通過(guò)煤體或裂隙，以滲流的形式流入裂隙帶，其受工作面風(fēng)量變化影響比較小，那么其內(nèi)瓦斯?jié)舛纫草^大。值得注意的是當(dāng)高抽巷層位置比較高時(shí)，在裂隙帶上方，接近緩慢下沉帶，抽采效果較差。

　　高抽巷抽采采空區(qū)瓦斯技術(shù)的效果：高抽巷抽采采空區(qū)瓦斯技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)是易于管理、較長(zhǎng)的瓦斯抽采周期以及抽采的瓦斯含量高等，然而，利于該技術(shù)抽采瓦斯需要挖掘巷道，成本高且工程量大。抽采瓦斯需要較高的負(fù)壓環(huán)境，所以在需要在上鄰近層開(kāi)采或厚煤層的情況下效果明顯。當(dāng)瓦斯抽采量增加且超過(guò)一定限度時(shí)，影響的就只有采空區(qū)。從治理上隅角的穩(wěn)定性上分析，水環(huán)真空泵的抽采負(fù)壓要比礦井通風(fēng)負(fù)壓大，采空區(qū)冒落煤情況對(duì)頂板高抽巷道抽采量有比較小的影響，特別是對(duì)于工作面周期來(lái)壓時(shí).頂板高抽巷道抽采的礦井采空區(qū)瓦斯的量會(huì)持續(xù)穩(wěn)定，這樣對(duì)工作面瓦斯治理具有促進(jìn)的作用。所以說(shuō)，上隅角和回風(fēng)巷瓦斯超限現(xiàn)象，能夠通過(guò)頂板高位巷道密閉抽采礦井采空區(qū)瓦斯技術(shù)。 　　3.3 立體式抽采治理

　　瓦斯治理最重要的工作是將瓦斯煤層抽采到低瓦斯?fàn)顟B(tài)進(jìn)行開(kāi)采，所以要積極實(shí)施立體式瓦斯抽采治理技術(shù)。抽采瓦斯的主要方式有：（1）穿層鉆孔預(yù)抽。在采煤工作面順槽掘進(jìn)前，從底板巷施工穿層鉆孔，預(yù)抽煤巷條帶瓦斯并卸壓消突，掩護(hù)煤巷安全掘進(jìn);（2）順層鉆孔預(yù)抽。在回采工作面兩順槽內(nèi)施工順層鉆孔，預(yù)抽本煤層瓦斯。（3）地面鉆井抽采。利用地面瓦斯抽采鉆井，抽采煤層瓦斯及上覆鄰近煤層卸壓瓦斯。（4）頂板鉆孔卸壓抽采。在工作面回采期間，從軌順巷幫鉆場(chǎng)施工頂板走向鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯，代替了高抽巷抽采瓦斯，除了能節(jié)約成本，還可以在工作面回采期間兼作防火鉆孔。

　　通常情況下，直徑較大的鉆孔暴露的煤面相對(duì)來(lái)說(shuō)較多，瓦斯的涌出量相對(duì)較大。在確定鉆孔直徑時(shí)，要注意鉆孔直徑和瓦斯的涌出量存在直接關(guān)系。鉆孔中的瓦斯成分雖然和鉆孔長(zhǎng)度無(wú)特別明顯的關(guān)系，但鉆孔技術(shù)和設(shè)備等因素會(huì)影響打鉆效率和質(zhì)量，應(yīng)該尤其重視。同時(shí)，煤層瓦斯抽采率還受鉆孔間距的影響，各個(gè)鉆孔在某一流動(dòng)時(shí)間內(nèi)都有一個(gè)由自己控制的瓦斯流動(dòng)場(chǎng)，所以在流動(dòng)場(chǎng)內(nèi)不互相干擾的情況下可以多打孔，增加鉆孔密度，能有效提升煤層瓦斯的抽采效率。