本站原创【摘 要 】本文首先对煤矿开采过程中抽采瓦斯的目的做了总结和归纳,然后对煤矿矿井中的瓦斯抽采理念进行了分析,重点对具体环境下的可用于提升瓦斯抽采率的钻孔工艺、封孔工艺等进行了详细讨论与研究.
【关 键 词 】煤矿开采；瓦斯；抽采理念；抽采率
煤炭是我国的主要能源之一,对我国经济的发展、社会的进步都具有非常重要的意义.但是随着现有煤矿开采长时间开采,煤矿矿井内的开采条件急剧恶化,矿井内瓦斯含量和瓦斯压力逐年增大,矿井内部地质结构日趋复杂,由多种原因造成的瓦斯爆炸、瓦斯燃烧以及瓦斯引起的窒息事故等频繁发生.为降低因瓦斯引起的矿井事故,提升煤矿开采安全系数必须采用必要的瓦斯抽取手段.可应用于煤矿矿井瓦斯抽采的方法很多,但是不同的抽采方法所能够达到的抽采率不同,实际应用中必须采用适当的,先进的抽采手段对矿井瓦斯进行抽采.
1.煤矿矿井瓦斯抽采目的分析
瓦斯是煤矿矿井中常见的爆炸气体之一,其在矿井中所占的体积百分比达到百分之五到百分之十五时就有极易引发瓦斯爆炸,若所占体积百分比超过百分之十五甚至会发生瓦斯燃烧,这种状况不仅会对煤矿矿井的开采带来威胁,还容易造成相应的地质灾害.高体积分数的瓦斯也会对矿工的人身安全造成危害,如引起窒息等.虽然煤矿矿井中的瓦斯是一种危险气体,但是其也是一种常见的气体能源,如果能够对其进行抽采和利用,同样能够为社会带来较高的经济效益.
综合来看,对煤矿矿井内的瓦斯进行抽采可以实现以下几方面目的：（1）控制矿井内的瓦斯体积分数,避免发生危害,同时改善矿井内的通风条件；（2）降低煤矿区域的瓦斯含量,改善煤体强度；（3）增强能源的利用率；（4）降低温室气体对自然环境的污染.
2.煤矿矿井瓦斯抽采理念
总结我国煤矿瓦斯抽采相关内容可以发现,针对我国煤矿矿井瓦斯抽采的理念经历了四个主要阶段.
第一个阶段为局部防突.在我国煤矿开采早期还没有对瓦斯与煤矿开采之间的关系形成一个较为清晰明确的认识,更多的是借鉴国外先进的瓦斯防治技术对煤矿开采过程中的瓦斯进行处理.受限于上述原因,我国的瓦斯处理更加侧重于预测和突出防治.
第二阶段为先抽后采.随着煤矿开采技术的进步以及由瓦斯所造成的灾害或损失越来越严重,我国开始着手建立以“先抽后采”为根本的长效防范机制,该机制可以将瓦斯治理前移,在开始阶段消除瓦斯对煤矿开采的威胁.
第三阶段为抽采达标.随着技术的进步以及瓦斯抽采要求的变更,针对我国煤矿开采具体情况,相关部门又提出了多技术并施,确保抽采后矿井内空气瓦斯含量达标的要求.
第四阶段为区域防突.随着开采难度加大、开采环境恶化等情况的出现,瓦斯已经成为我国当前时期引发煤矿事故的最主要原因.为确保煤矿开采的安全,保证生命和财产安全,相关部门又制定了“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的相关原则,并要求各矿区严格执行.
3.可用于提升瓦斯抽采效果的相关措施
3.1钻孔抽采技术
（1）预抽钻孔瓦斯抽采.通过对煤矿矿井瓦斯进行预抽不仅可以消除瓦斯对煤矿开采带来的安全威胁,还能够提升瓦斯的抽放率和使用率,解决瓦斯浓度超限问题.
首先按照煤矿开采具体环境开拓出底板岩巷或顶板岩巷（顶板岩巷的开拓主要用于急倾斜煤层）,然后在需要进行预抽的岩巷边界打通与相邻岩巷之间的通风系统,之后在底板岩巷和边界上山内间隔一定距离进行钻场施工,在施工时需要注意的是穿层钻孔尽量要使用网格式钻孔,预抽煤层瓦斯,在工作面机巷和开切眼形成一个消除煤与瓦斯突出危险性的保护条带后,掘避煤层巷遂形成工作面系统.然后从工作面机巷和风巷施工顺层钻孔（或交叉钻孔）,预抽开采区域煤层瓦斯,区域性消除开采区域的突出危险性并降低煤层瓦斯含量.另外,在煤矿生产过程中,尤其是高瓦斯矿井,从瓦斯治理和利用的角度出发,经常需要在煤层中布置一系列的钻孔用于抽采或释放瓦斯,以确保生产安全.沿煤层钻孔,由于没有无效进尺,钻孔进尺少,成孔速度快,抽采效果好,所以如果施工条件允许时被作为首选预抽瓦斯钻孔的施工方法.
（2）采空区瓦斯抽采.在采空区也会产生瓦斯的积累,对该部分可以采用适当的抽采方式进一步提升瓦斯抽采率.最为常见的采空区瓦斯抽采方式为埋管抽采法,通常所埋设的抽采管的吸气口被放置于底板等位置,但是这些位置所聚集的瓦斯量较低.为增大对采空区的抽采利用率可以在现有抽采技术基础上进行改进和完善,具体来说可以进行如下处理：将抽采管吸气口的位置抬高到某一瓦斯浓度较高的的位置,或对于某些瓦斯聚集较为集中的采空区域间隔8至10米布置钻孔,增加抽采半径、抽采面积等.
（3）围岩钻孔与泄压钻孔瓦斯抽采.围岩瓦斯抽采技术主要是在被保护层的反掘机巷卸压线附近、风巷等相关位置布置多个钻孔,根据实际环境设定钻孔的初始流量、瓦斯衰减系数等相关参数.泄压瓦斯抽采技术主要是在上、下保护层中间隔一定距离布置卸压钻孔,未获得较好的抽采和卸压效果可以将间隔距离设定为不超过某一阈值,间隔距离越小则抽采强度越高,抽采率越高.
需要注意的是,钻孔布置不是越密集越好,需要根据实际环境确定.
3.2对封孔工艺进行优化
对钻孔进行封孔可以有效防止瓦斯从钻孔中泄露出来,提升瓦斯抽采率.对于本层钻孔的封孔,可以将该钻孔的封孔工作分为两个部分,一部分为高分子树脂材料的前端封堵,另一部分为水泥砂浆的后端封堵,总封堵长度大致在12～16米之间即可.通过这种封堵方式可以将单孔内的瓦斯抽采浓度提升至百分之三十以上.
总结
在煤矿抽采瓦斯不仅可以提高煤矿矿井的安全系数,还能够提升能源的利用率,降低对环境的污染,是整个煤矿产业稳健发展的可靠保障.在实际瓦斯抽采过程中要综合分析矿井特征,采用先进的、可行的瓦斯抽采技术提升瓦斯抽采浓度,增大瓦斯抽采率.