論我國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)

1、not only rewards success, but also rewards failure.簡(jiǎn)單易用輕享辦公（頁眉可刪）論我國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù) 1.概述 我國(guó)瓦斯抽放的歷史可追溯到1637年以前，天工開物一書記載了利用竹管引排煤中瓦斯的方法。 1938年我國(guó)首次在撫順礦務(wù)局龍風(fēng)礦利用抽放泵進(jìn)行采空區(qū)抽放，五十年代在撫順、陽泉、天府和北票局開展礦井抽放瓦斯，五十年代末瓦斯抽放量約為 1oomm3。六十年代又相繼在中梁山、焦作、淮南、包頭、松藻、峰峰等局的礦井開展了抽放瓦斯工作，抽放瓦斯量達(dá)到170mm3。70年代至90年代中期，抽放礦井?dāng)?shù)和抽放量都穩(wěn)步增加。近十年來，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展

2、，礦井?dāng)?shù)量及煤炭產(chǎn)量迅速增加，礦井向深部延伸過程中，一些低瓦斯礦井變?yōu)楦咄咚沟V井和突出礦井，因此需要抽放瓦斯的礦井越來越多，由此帶動(dòng)了中國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)的迅速發(fā)展，目前瓦斯抽放技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到了普遍的推廣應(yīng)用。到2000 年我國(guó)共有141個(gè)礦井建立了地面永久瓦斯泵站進(jìn)行抽放瓦斯，年抽放量達(dá)867 mm3，至2002年抽放礦井?dāng)?shù)達(dá)到193個(gè)，抽放量達(dá)到1146mm3。瓦斯抽放方法方面，各專業(yè)研究單位和有關(guān)高等院校與煤礦現(xiàn)場(chǎng)協(xié)作，結(jié)合我國(guó)礦井的地質(zhì)和開采條件，研究和試驗(yàn)成功了本煤層、鄰近層、采空區(qū)多種抽放瓦斯方法。主要包括穿層鉆孔、平行鉆孔、交叉布孔、穿層網(wǎng)格式鉆孔、深孔預(yù)裂爆破、水力割縫、

3、水力壓裂、水力鉆(擴(kuò))孔等本煤層瓦斯抽放方法；頂 (底)板穿層鉆孔、頂(底)板巷道、頂板水平長(zhǎng)鉆孔等鄰近層瓦斯抽放；高冒帶鉆孔、埋管抽放，恤而輔前塹票率反瓦斯枘前方法。 2.煤礦瓦斯抽放技術(shù)的發(fā)展 隨著煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，瓦斯抽放技術(shù)也得到了不斷地提高和發(fā)展，我國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)，大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段： 2.1高透氣性煤層瓦斯抽放階段 50年代初期，在撫順高透氣性特厚煤層中首次采用井下鉆孔預(yù)拄煤層瓦斯，獲得了成功，解決了撫順礦區(qū)向深部發(fā)展的安全關(guān)鍵問題，而且抽出的瓦斯還被作為民用燃料得到了應(yīng)用。 2.2鄰近層卸壓瓦斯抽放階段 50年代中期，在開采煤層群的礦井中，采用穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯的

4、試驗(yàn)在陽泉礦區(qū)首先獲得成功，解決了煤層群開采中首采工作面瓦斯涌出量大的問題。此后在陽泉又試驗(yàn)成功頂板收集瓦斯巷(高抽巷)抽放上鄰近層瓦斯，抽放率達(dá)60-70。到了60年代以后，鄰近層卸壓瓦斯抽放技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛的推廣應(yīng)用。 2.3低透氣性煤層強(qiáng)化抽瓦斯階段 由于在我國(guó)一些透氣性較差的高瓦斯煤層及突出危險(xiǎn)煤層采用通常的布孔方式預(yù)抽瓦斯的效果不理想、難以解除煤層開采時(shí)的瓦斯威脅，為此，從60年代開始，試驗(yàn)研究了多種強(qiáng)化抽放開采煤層瓦斯的方法，如煤層注水，水力壓裂，水力割縫，松動(dòng)爆破，大直徑(擴(kuò)孔)鉆孔，網(wǎng)格式密集布孔，預(yù)裂控制爆破，交叉布孔等。在這些方法中，多數(shù)方法在試驗(yàn)區(qū)取得了提高瓦斯抽放量

5、的效果，但仍處于試驗(yàn)階段，沒有大范圍推廣應(yīng)用。 2.4綜合抽瓦斯階段 從80年代開始隨著機(jī)采、綜采和綜放采煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采區(qū)巷道布置方式有了新的改變，采掘推進(jìn)速度加快、開采強(qiáng)度增大，使工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長(zhǎng)幅度更大。為了解決高產(chǎn)高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的問題，必須結(jié)合礦井的地質(zhì)條件，實(shí)施綜合抽放瓦斯。所謂綜合抽放瓦斯就是：把開采煤層瓦斯采前預(yù)抽、卸壓鄰近層瓦斯采后抽及采空區(qū)瓦斯采后抽等多種方法在一個(gè)采區(qū)內(nèi)綜合使用，使瓦斯抽放量及抽放率達(dá)到最高。 3.適合我國(guó)煤層賦存條件的典型瓦斯抽放方法 抽放瓦斯方法的選擇，主要是根據(jù)礦井瓦

6、斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及開采地質(zhì)條件等因素進(jìn)行綜合考慮。我國(guó)煤層的主要特點(diǎn)是煤層透氣性低、瓦斯含量高、煤層突出危險(xiǎn)嚴(yán)重、煤層群開采、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，我國(guó)的煤層賦存條件決定了我國(guó)的瓦斯抽放應(yīng)以卸壓抽放為主，由于礦井?dāng)?shù)量眾多，且煤層賦存條件復(fù)雜多樣，因此幾乎所有的瓦斯抽放方法在我國(guó)都進(jìn)行過試驗(yàn)和應(yīng)用，下面僅介紹幾種典型的瓦斯抽放方法。 3.1順層密集長(zhǎng)鉆孔抽放本層瓦斯 順層密集長(zhǎng)鉆孔用于區(qū)域性抽放，用于綜放面或綜采面降低煤層瓦斯含量或解決工作面消突問題，一般鉆孔深80m以上，孔間距3-5m，預(yù)抽時(shí)間半年以上。為提高抽放效果，在布孔時(shí)往往采用斜向孔及交叉鉆孔，斜向布孔有利于邊采邊抽

7、，交叉式布孔可在不增加任何工程量的條件下，提高本煤層瓦斯抽放的效果。經(jīng)在焦作礦區(qū)及平頂山礦區(qū)開展順層交叉鉆孔抽放突出煤層瓦斯的試驗(yàn)，證明交叉布孔可避免由于鉆孔坍塌，堵孔等影響抽放效果的現(xiàn)象發(fā)生，比平行鉆孔抽放效果提高 1.5倍。 3.2網(wǎng)格式穿層鉆孔抽放本層瓦斯 網(wǎng)格式穿層鉆孔的優(yōu)點(diǎn)是可解決突出煤層打順層孔時(shí)鉆噴孔、塌孔問題。網(wǎng)格式穿層鉆孔大面積抽放瓦斯首先是在北票臺(tái)吉礦1o號(hào)煤層進(jìn)行的，該煤層是我國(guó)透氣性極低的松軟突出煤層之一，大面積網(wǎng)格式穿層鉆孔預(yù)抽試驗(yàn)表明，低透氣性煤層盡管預(yù)抽瓦斯極為困難，但在合理布置鉆孔、保證預(yù)抽時(shí)間等技術(shù)條件下，完全能夠達(dá)到預(yù)期的抽放效果，瓦斯抽放率可達(dá)到30以上。

8、目前網(wǎng)格式穿層鉆孔成為我國(guó)單一松軟低透氣性嚴(yán)重突出煤層防突的主要方法，已在突出嚴(yán)重的白皖等礦區(qū)推廣應(yīng)用。網(wǎng)格式穿層鉆孔需要在煤層底板打巖巷，抽放成本較高。 3.3頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放鄰近層瓦斯 頂板走向水平長(zhǎng)鉆孔抽放鄰近層瓦斯技術(shù)就是針對(duì)高瓦斯無煤柱綜采或綜放工作面的特點(diǎn)，為解決瓦斯超限問題，采用沿開采層頂板巖層走向布置迎面定向水平長(zhǎng)鉆孔代替頂板瓦斯巷抽放上鄰近層瓦斯。該抽放方法與頂板巖巷抽放法、頂板穿層短鉆孔抽放法相比，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有顯著的優(yōu)越性，尤其對(duì)于采掘接續(xù)緊張的礦井，其優(yōu)越性更為突出。 頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放鄰近層瓦斯技術(shù)在安徽淮南、重慶、河南平頂山、遼寧阜新、鐵法等20多個(gè)礦區(qū)(160

9、個(gè)礦)推廣應(yīng)用，瓦斯抽放量和抽放率大幅度提高，該抽放方法為我國(guó)高瓦斯煤層群抽放探索出一條新路子，為煤炭生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)安全高效提供了技術(shù)保障。 3.4厚煤層開采采空區(qū)抽放 對(duì)于厚煤層分層開采或綜放開采時(shí)，采空區(qū)內(nèi)丟煤較多，加上鄰近層、圍巖瓦斯的涌出，使采空區(qū)瓦斯涌出量較大，進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放非常必要。 厚煤層半封閉采空區(qū)瓦斯抽放方法首先在撫順礦區(qū)試驗(yàn)成功，主要在采空區(qū)后部采用埋管抽放或設(shè)引巷密閉插管抽放，埋管抽放法是將抽放瓦斯管埋設(shè)在采空區(qū)起采線附近，如圖5所示，該方法在撫順礦區(qū)普遍采用，工作面瓦斯抽放率可達(dá)80。 工作面或采區(qū)回采結(jié)束后，還可對(duì)老塘進(jìn)行全封閉抽放。撫順老虎臺(tái)礦于1954年開始采空區(qū)全

10、封閉抽放，40多年來共抽出瓦斯總量4億多立方米。 3.5綜合瓦斯抽放 我國(guó)一些礦區(qū)的高產(chǎn)高效礦井在開采高瓦斯含量且有突出危險(xiǎn)煤層時(shí)，多采用綜合抽放法，即在一個(gè)工作面或采區(qū)采用多種抽放方法進(jìn)行抽放。以淮南煤業(yè)集團(tuán)公司潘一礦1541(3)綜放工作面為例，該工作面開采煤層厚4.min，煤層原始瓦斯含量1om3t以上，煤層有突出危險(xiǎn)性，工作面同時(shí)采用四種瓦斯瓦斯抽放方法，見圖6，頂板走向長(zhǎng)鉆孔用于抽放上鄰近層瓦斯，工作面順層水平長(zhǎng)鉆孔抽放用于消除煤層的突出危險(xiǎn)性并降低煤層瓦斯含量，上隅角插管抽放用于消除局部瓦斯積聚，工作面初采段由于預(yù)抽時(shí)間有限，采用深孔控制預(yù)裂爆破強(qiáng)化抽放，提高瓦斯抽放率同時(shí)縮短抽放

11、時(shí)間，工作面開采完畢后還要對(duì)采空區(qū)進(jìn)行全封閉抽放。 淮南煤業(yè)集團(tuán)公司張集煤礦應(yīng)用綜合抽放，2002年，礦井瓦斯抽放率達(dá)到70，當(dāng)年投產(chǎn)，當(dāng)年達(dá)產(chǎn)，產(chǎn)煤507萬t，盈利5億元，創(chuàng)同類礦井最好水平。目前瓦斯綜合抽放已在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。 4.瓦斯抽放技術(shù)裝備 我國(guó)的抽放瓦斯裝備隨煤炭開發(fā)強(qiáng)度的增長(zhǎng)，抽放瓦斯規(guī)模擴(kuò)大及科技水平發(fā)展而不斷完善，由原來非專用的、單一型號(hào)的，逐步發(fā)展成為專用的、系列的、具有現(xiàn)代科技水平的抽放瓦斯裝備。目前已有幾十家專業(yè)廠家生產(chǎn)抽放鉆機(jī)和抽放泵，為方便中小型煤礦使用，還開發(fā)了系列的井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵。 目前我國(guó)煤礦普遍采用聚氨酯作為封孔材料，該新型材料具有密封性好、硬化

12、快、質(zhì)量輕、膨脹性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。瓦斯抽放管路的管材也向多樣化發(fā)展，除傳統(tǒng)的鐵管及鋼管外，又研究制了玻璃鋼管、雙抗塑料管、pvc管及其它高分子材料制成的多種瓦斯抽放專用管，新型抽放管路具有重量輕、耐腐蝕、運(yùn)輸方便、安裝費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。 快速管道接頭的研制，也使管路連接更加方便快捷。 抽放系統(tǒng)的監(jiān)控裝置是近幾年發(fā)展比較快的一項(xiàng)技術(shù)，它由人工操作的簡(jiǎn)易監(jiān)控及計(jì)量設(shè)各快速發(fā)展為自動(dòng)監(jiān)控的瓦斯抽放系統(tǒng)裝置。隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，瓦斯抽放監(jiān)控技術(shù)正向自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展。 5.煤礦瓦斯抽放技術(shù)的展望 半個(gè)世紀(jì)以來，中國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)雖有很大發(fā)展，但由于我國(guó)井工開采采煤量大，到2000年抽放礦井的產(chǎn)煤量?jī)H占井工開采總產(chǎn)量的14.8，抽放瓦斯量?jī)H占井工開采礦井瓦斯涌出量的9.9，故抽放瓦斯工作應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)，今后瓦斯抽放技術(shù)發(fā)展的方向應(yīng)圍繞以下幾方面： (1)進(jìn)行瓦斯抽放技術(shù)篩選及適用性研究，總結(jié)各項(xiàng)瓦斯抽放技術(shù)的應(yīng)用情況、技術(shù)特點(diǎn)、適用范圍和條件，開展適用性研究。為全國(guó)各礦區(qū)的瓦斯抽放提供指導(dǎo)。