淺議煤礦瓦斯抽采

1、淺議煤礦瓦斯抽采摘要：通過對鎮(zhèn)雄縣煤礦瓦斯來源，瓦斯分布規(guī)律的分析，并結合礦井的實際 瓦斯情況，特別是采空區(qū)，采取了相應的抽采方法，通過系統(tǒng)梳理和總結鎮(zhèn)雄 縣現(xiàn)在比擬成熟的趙院煤和大水溪煤礦等21對煤礦瓦斯抽采設備，瓦斯抽放系 統(tǒng)管理及運行情況，分析其特點及應用情況條件，進行適用性研究，以便全縣 范圍內推廣使用。關鍵詞：煤礦；瓦斯；抽采.瓦斯來源和分析采空區(qū)瓦斯的來源煤層開采前，原始的煤層、圍巖與瓦斯流體組成的系統(tǒng)處于均衡狀態(tài)，開采 后，隨著工作面向前推進，工作面后方的煤層頂板不斷冒落下來，形成采空 區(qū)，采空區(qū)上方煤層、巖層產生變形、下沉及斷裂等變化，形成裂隙、裂紋， 從而改變了瓦斯原來的流動

2、狀態(tài)和賦存狀態(tài)，瓦斯從煤層及圍巖中通過貫穿的 空隙空間向著采空區(qū)和工作面流動，甚至大量的涌出。2閏海英，黃波.現(xiàn)代科學化的煤礦平安管理模式探討仃.礦業(yè)平安與環(huán)保J2009.013高自初.煤礦如何建立平安生產長效機制，2004. 10鄧聲煒，云南省鎮(zhèn)雄縣煤炭工業(yè)局生產技術股副股長，兼鎮(zhèn)雄縣礦山救護隊工程師一全文完一回采工作面瓦斯涌出包括三局部，即落煤瓦斯涌出、煤壁瓦斯涌出及采空區(qū)瓦 斯涌出。對于分層開采或一次不能采全高的工作面，采空區(qū)瓦斯涌出可分為四 局部，即圍巖瓦斯涌出、未采分層瓦斯涌出、回采丟煤瓦斯涌出和鄰近層瓦斯 涌出。這四局部瓦斯隨著采場內煤層、巖層的變形或垮落而卸壓，按各自的規(guī) 律涌入

3、采空區(qū)，混合在一起，形成瓦斯源。采空區(qū)瓦斯涌出量的分析采空區(qū)瓦斯的運動表現(xiàn)為是向縱深上部濃度逐漸遞增的開展趨勢。采空區(qū)中的 瓦斯還通過煤巖體的孔、裂隙不斷向回采工作面上隅角運移，造成工作面上隅 角瓦斯急劇積聚與超限，工作面回風流中的瓦斯?jié)舛葧粩嗌仙?，從而造成?斯事故發(fā)生。因此，治理回采工作面及其回風流中的瓦斯，關鍵應從治理現(xiàn)采 空區(qū)瓦斯涌出量著手，切斷涌向回采工作面上隅角瓦斯來源的通路和改變采空 區(qū)瓦斯流動狀態(tài)，以減少采空區(qū)瓦斯涌向回采工作面及其回風流中的瓦斯量。總的來看，鎮(zhèn)雄縣煤炭工業(yè)存在小煤礦數(shù)量偏多，煤礦投資缺乏，業(yè)主短期行 為突出，為節(jié)省投資在開拓布置時往往采取前進式開拓布置，不利

4、于水和瓦斯 等的管理，因采空區(qū)漏風在采煤工作面進風流中有一定濃度瓦斯，如：鎮(zhèn)雄縣 溝門口煤礦，總回風巷瓦斯經常超限，采取多種方法老是降不下來，后來經過 認真調查研究找準原因，采空區(qū)漏風嚴重導致采煤工作面進風流中瓦斯?jié)舛冗_ 到0.4%,后來采取低負壓抽放采空區(qū)瓦斯，解決進風流中含瓦斯的問題，最終 將總回風巷瓦斯降到允許范圍。因此，鎮(zhèn)雄縣煤礦瓦斯抽放的重點是采空區(qū)瓦 斯抽放，21礦建有瓦斯抽放系統(tǒng)中，13對只裝低負壓瓦斯抽放系統(tǒng)抽采空區(qū)瓦 斯，占21礦61. 9炮8對裝有高低負壓瓦斯抽放系統(tǒng)抽采空區(qū)瓦斯和預抽煤層瓦斯，占21礦38.1%。.采空區(qū)瓦斯抽采方法瓦斯抽放的意義礦井瓦斯抽放和利用工作，在

5、我國已有較長的歷史，取得了較好的成績，我縣 已經有21礦安裝瓦斯抽放系統(tǒng)，7對高瓦斯礦裝有高低負壓瓦斯抽放設備，占 安裝抽放煤礦總數(shù)的33. 3%, 14對瓦斯煤礦裝有低負壓瓦斯抽放設備專抽采空 區(qū)瓦斯，70%的煤礦使用效果較好。同時已形成一定的設備能力和規(guī)模，具備了 一套完整的抽放管理的規(guī)章制度，取得了較為豐富的經驗，為保證煤礦平安起 了較為重要的作用，為今后瓦斯抽采利用和保護環(huán)境奠定了良好的基礎。瓦斯事故一直是煤礦重大事故之一。2008年至2013年，鎮(zhèn)雄縣發(fā)生多起瓦斯 事故，分別是（1）2008年2月15 0,烏峰鎮(zhèn)楊家溝煤礦發(fā)生一起瓦斯爆炸事 故死亡1人，直接經濟損失23. 1萬元；（

6、2） 2008年7月9日，潑機鎮(zhèn)溝門口 煤礦發(fā)生一起瓦斯爆炸事故2死7傷，直接經濟損失253. 1萬元。（3） 2009 年5月15日，伍德鎮(zhèn)茶山煤礦發(fā)生一起瓦斯爆炸事故死亡10人，直接經濟損 失510余萬元；（4） 2010年11月4日，中屯鎮(zhèn)平頂山煤礦發(fā)生一起瓦斯燃燒 事故受傷14人，直接經濟損失19.83萬元；（5） 2010年11月18日，林口鄉(xiāng) 劉家坡煤礦發(fā)生一起瓦斯爆炸事故死亡5人，直接經濟損失413. 8萬元；（6） 2012年4月10日，烏峰鎮(zhèn)氈帽營煤礦發(fā)生一起瓦斯燃燒事故，造成14人受 傷，直接經濟損失57. 3萬元；（7） 2013年3月1日，雨河鎮(zhèn)涼水溝煤礦發(fā)生 一起瓦斯

7、爆炸事故死亡8人，直接經濟損失600余萬元。（8） 2013年7月8 日林口鄉(xiāng)大石包煤礦瓦斯燃燒事故，造成2人死亡，1人受傷，直接經濟損失178. 19 萬元。瓦斯又是一種可貴的化工原料和十分清潔的燃料。瓦斯作為燃料用于居民做版 和燒鍋爐，在我省很多礦己很普遍。利用瓦斯作為一次能源，開展瓦斯發(fā)電一 供熱的綜合利用，在經濟上是合理的。省內曲靖多家煤礦已經建立了煤礦瓦斯 電站，相鄰威信縣花家壩煤礦建立了煤礦瓦斯電站。我縣瓦斯儲量十分豐富， 有很大潛力，我縣在瓦斯發(fā)電方面也做了大量前期工作，招商建設瓦斯發(fā)電 廠，今年5月，鎮(zhèn)雄縣長嶺煤礦700X3的一期瓦斯發(fā)電工程已經竣工驗收發(fā) 電，日發(fā)電量2800

8、0度。2我縣煤礦瓦斯抽放存在的問題目前，我縣煤礦總體瓦斯抽放效果不佳，具體表現(xiàn)為瓦斯抽出量少，抽放率 低。導致我縣煤礦瓦斯抽放率低的原因來自兩個方面：一方面是客觀原因，因 為我縣90%以上的高瓦斯礦井所回采的煤層屬于低透氣性煤層，瓦斯抽放（特 別是預抽）難度非常大；另一方面是主觀原因，主要表現(xiàn)為抽放時間短、鉆孔 工程量缺乏、封孔質量差、抽放系統(tǒng)不匹配和管理不到位。2.3采空區(qū)瓦斯抽放。2. 3.1適合采空區(qū)瓦斯抽放的條件：一是在回采過程中上隅角及回風巷瓦斯?jié)舛雀?，經常造成瓦斯超限，影響正?生產，而采用通風措施解決這局部瓦斯有困難時。二是上隅角采空區(qū)內頂板塌落空間中，瓦斯?jié)舛冉洺Ｌ幱?%以上，

9、并且流入回 風巷的采空區(qū)瓦斯到達工作面瓦斯涌出總量的40 - 50%時。三是開切眼處標高高于停采線處標高，地勢呈上坡狀態(tài)。四是回風巷不與其他工作面采空區(qū)相鄰。 五是采用通風措施解決有困難時，也可以采用采空區(qū)瓦斯抽放措施。2. 3. 2采空區(qū)瓦斯抽放方法采空區(qū)瓦斯抽放根據(jù)地質條件、采煤方法和采空區(qū)瓦斯涌出量的不同，可以采 用以下幾種方法：密閉法、插管法、向冒落拱上方打鉆孔法、在老頂巖石中打 水平鉆孔法、直接向采空區(qū)打鉆孔法、地面垂直鉆孔法、瓦斯巷道抽放法等。 目前我縣煤礦采空區(qū)瓦斯抽放主要采用密閉法和插管法兩種方法。由于工作面回采方法和巷道布置的差異，導致抽放采空區(qū)瓦斯的方法較多，其 中抽放效果

10、較好的方法有好幾種，下面是常用幾種方法：2.3.2. 1插（埋）管抽放采空區(qū)瓦斯方法。一般有：密封回風巷與尾巷間橫貫 插管抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法、密閉尾巷抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法、埋管抽放 采空區(qū)積聚瓦斯方法3種，都屬于邊采邊抽采空區(qū)瓦斯方法，而前兩種適用于 適用于有尾巷布置的工作面。上隅角埋管的方法為每隔30m左右在回風巷抽放管上留一個三通接口，當回采 工作面推進到三通前一個班時（放頂前），用膠管連接抽瓦斯埋管，埋管直徑 100mm,前端為割有20mm義30mm的小縫隙篩管。埋管盡量插入采空區(qū)，而且篩 管應抬高距底板有一定高度，以防止積水，煤泥堵塞篩管裂縫。插（埋）管法 為輔助抽放瓦斯措施，缺

11、點有：受插（埋）管位置影響，抽放量渡動較大，抽 放濃度有時處于爆炸范圍，必須加強平安管理，一般另設專用管路抽放；加強 自然發(fā)火檢測。工作面上隅角瓦斯抽放方法。上隅角局部積聚瓦斯處理方法除改變回采工作面通風方式外，應采用專用裝備抽排上隅角瓦斯，如引射器，移動抽放 泵站等。目前較常用的井下移動泵站插管抽放（排）上隅角瓦斯。鎮(zhèn)雄縣大營 煤礦就采用移動抽放泵站抽放上隅角瓦斯，效果很好。具體做法是：將抽放管插入上隅角的最大深度可根據(jù)上隅角瓦斯?jié)舛确植键c確 定。為了移動方便，可用伸縮軟管與抽放管相聯(lián)接，插管可以一根，也可以多 根。插管抽（排）放上隅角低濃度瓦斯在我國許多高瓦斯高產工作面廣泛應用。由 于濃度

12、低，混合量大，所以要求抽放系統(tǒng)（泵及管路）能力較大。2. 3. 2. 3瓦斯釋放孔釋放迎頭煤體瓦斯。鎮(zhèn)雄縣獅子山煤礦采取瓦斯釋放孔釋 放迎頭煤體瓦斯減少煤巷掘進工作面瓦斯涌出及解決放炮瓦斯超限的有效措 施，應用效果非常明顯。2. 3. 2. 4實施尾巷抽采排放瓦斯。劉家坡煤礦高檔普采工作面其推進度較快、 割出的煤破碎加之我礦C5b煤層與C6a煤層層間距平均只有2. 3米，底板瓦斯 涌出量較高，相對于炮掘機采工作面瓦斯絕對涌出量增大，集聚的瓦斯向工作 面涌出；很容易造成上隅角、采面回風巷瓦斯超限。為了解決采面上隅角及回 風巷瓦斯超限，劉家坡煤礦決定實施尾巷技術治理采煤工作面上隅角及瓦斯超 限問題

13、。尾巷排放瓦斯是防止和消除回采面回風巷、上隅角瓦斯超限、積聚的 有效措施之一，通過尾巷布置治理高檔普采面瓦斯的技術，解決了上隅角、采 面回風巷超限以及來壓時瓦斯大量涌出等影響工作面平安和生產的關鍵問題。2. 3.3老采空區(qū)瓦斯抽放方法老采空區(qū)內容易積聚著大量瓦斯。隨著上鄰近層的卸壓范圍增大，遠距離鄰近 層也會下沉而卸壓涌出瓦斯。2. 3. 3. 1密閉插管大面積老采空區(qū)瓦斯抽放方法。當相鄰多個工作面采完時,時常會互相聯(lián)通。故可在最后一個工作面的回風尾巷密封處，增設一道密封， 插入大直徑管予進行抽放。2. 3. 3. 2井下鉆孔抽放老采空區(qū)瓦斯方法。抽放瓦斯鉆孔可以從已采區(qū)的保存 巷道向老采空區(qū)

14、打高仰角走向鉆孔，也可以從下一工作面回風巷或尾巷打高仰 角的穿層鉆孔。2. 3. 3. 3地面鉆孔抽放老采空區(qū)瓦斯方法。一般在地面鉆孔抽放上鄰近層瓦斯 后，可以在工作面回采結束后繼續(xù)再抽放老采空區(qū)瓦斯12s,國內外應用效 果都較好。2. 3. 4結合鎮(zhèn)雄縣趙院煤礦實際談低負壓采空區(qū)瓦斯抽放。下面就以鎮(zhèn)雄縣趙 院煤礦為例介紹采空區(qū)瓦斯抽放方法。2. 3. 4.1鎮(zhèn)雄縣趙院煤礦瓦斯抽放基本情況。鎮(zhèn)雄縣趙院煤礦是低瓦斯礦井， 初步設計和平安設施設計沒有要求安裝瓦斯抽放系統(tǒng)，為加強瓦斯治理，煤礦 安裝瓦斯抽放系統(tǒng)主要抽放采空區(qū)瓦斯。主要抽放設備6臺瓦斯抽放泵投資 430萬元。共有6臺瓦斯抽放泵，其中2

15、BEC-67型瓦斯抽放泵2臺、2BEC-62型 瓦斯抽放泵2臺、2BEC-40型瓦斯抽放泵2臺，抽放管路沿風井鋪設2趟，主 管直徑500mm,高負壓主管路鋪設至1156回順口，支管采用選用DN350、DN250 型PVC管鋪設至抽采點，低負壓全部采用材質DN500型PVC管，其中高負壓管 路可以回收利用，低負壓那么不能二次回順利用。其他設備（含鉆機等）數(shù)量及 價格等投入136萬元。征地面積1400m2,征地100000元；泵房建筑面積600m2,建筑費用600000元。趙院煤礦1155綜采工作面采空區(qū)瓦斯抽放效果。通過采空區(qū)瓦斯抽放 等瓦斯綜合治理措施，該礦2015年抽放系統(tǒng)運行前上隅角瓦斯?jié)?/p>

16、度在回采期間 會出現(xiàn)超限情況，經常報警，到達1.0%和1.3%,甚至一停電10分鐘即瓦斯抽 放泵停止工作（因抽放設備沒有實現(xiàn)雙回路），工作面瓦斯報警裝置馬上報 警，恢復運行后上隅角瓦斯?jié)舛?分鐘內到正常值；工作面及其回風巷、采空 區(qū)上隅角瓦斯?jié)舛仁冀K分別控制在0.5%和0.7%以內，效果良好，徹底解決了 1155綜采工作面瓦斯時有超限的現(xiàn)象。2.4綜合瓦斯抽放方法2. 4.1綜合瓦斯抽放方法概念，綜合瓦斯抽放方法，即把開采層預抽瓦斯、抽 放卸壓層瓦斯、抽放采空區(qū)等抽放方法加以綜合使用。該方法是在一個采區(qū)同 時把幾種抽放方法加以最正確配合，盡可能把不同來源的瓦斯抽出來。2. 4. 2適合綜合瓦斯

17、抽放煤礦。瓦斯等級鑒定最高相對瓦斯涌出量接近10m3/t 或10m3/t以上的高瓦斯煤礦，要采取預抽瓦斯為主和采空區(qū)抽放相結合的綜合 抽放方法，類似煤礦鎮(zhèn)雄縣有8對。2. 4. 3結合鎮(zhèn)雄縣大水溪煤礦實際談綜合瓦斯抽放。下面就以鎮(zhèn)雄縣大水溪煤 礦為例介紹預抽瓦斯為主和采空區(qū)抽放相結合的綜合抽放方法。鎮(zhèn)雄縣大水溪 煤礦瓦斯抽放系統(tǒng)投資600萬元。2. 4. 3.1大水溪煤礦基本情況。大水溪煤礦屬低瓦斯礦井，歷年來瓦斯等級鑒 定最高相對瓦斯涌出量9. 65m3/t、最高絕對瓦斯涌出量0. 67m3/min。初設及專 篇雖未有瓦斯抽放設計，但為徹底解決礦井建設及今后生產過程中的瓦斯隱 患，經礦務會議

18、決定，投資近600萬元建立有高低負壓瓦斯抽放系統(tǒng)，高負壓 瓦斯抽放系統(tǒng)預抽煤層瓦斯，低負壓瓦斯抽放系統(tǒng)抽采空區(qū)瓦斯。2. 4. 3. 2大水溪煤礦1151首采面綜合瓦斯抽放。該礦主要采用本煤層預抽瓦斯 為主，先抽后掘、邊掘邊抽、邊采邊抽和采空區(qū)抽放相結合的綜合抽放方法。 1151首采面回采巷道掘進時，預抽煤層瓦斯范圍必須控制在巷道輪廓線外8m 以上，工作面前方在40nl以上，且在該范圍必須將煤層瓦斯含量降到8m3/t以 下；工作面在聯(lián)合試運轉之前進行本煤層預抽，并進行瓦斯抽采達標評判；聯(lián) 合試運轉時采用邊采邊抽和采空區(qū)埋管方法法抽放瓦斯。2. 4. 3. 2大水溪煤礦1151首采面綜合瓦斯抽放效果。通過瓦斯抽放等瓦斯綜合 治理，該礦2013年第三季度聯(lián)合試運轉時，工作面及其回風巷、采空區(qū)上隅角 瓦斯?jié)舛仁冀K分別控制在0.6%和0.8%以內，效果良好，徹底解決了機械化改造 前炮采工作面瓦斯時有超限的現(xiàn)象。3結語我們走過了昨天積累了許多方