高瓦斯矿井瓦斯防治技术探究

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1、《流体力学》课程论文高瓦斯矿井瓦斯抽采技术探究申敬杰（西安科技大学能源学院201112612）摘要：矿井瓦斯是煤矿五大自然灾害之一。防治瓦斯的理论与技术研究其最关键的核心思想即为防止瓦斯超限，增加煤层透气性，提高瓦斯抽采率。本文介绍了我国瓦斯防治的现状，提出瓦斯抽采技术是瓦斯防治中最经济有效的方法，进而论述了瓦斯抽采的现状及效果、瓦斯抽采的作用，简述了传统瓦斯抽采的几种方法以及瓦斯抽采技术的最新发展，并对瓦斯抽采技术提高抽采率的方法做了一定的分析。关键词：瓦斯抽采；瓦斯防治；高瓦斯矿井0引言中国是

2、世界上产煤最多的国家，也是以煤炭为主要能源的国家，煤炭占一次能源生产和消费结构中的70%左右。但是煤矿生产环境恶劣，重大灾害事故时有发生，其中以瓦斯灾害最为严重，造成大量的人身伤亡和巨大的财产损失。矿井瓦斯是煤矿五大自然灾害之一。从理论方面来说，由于煤层的低渗透性导致瓦斯抽采较困难，而且目前瓦斯渗流的规律还未被完全掌握，导致瓦斯事故时有发生。在煤矿企业发生的一次死亡10人以上事故中，瓦斯事故占死亡人数的70%—80%。煤矿所面临的重大瓦斯事故是相当严峻的，造成的损失是极其惨重的。同时，瓦斯因素还极

3、大地限制了矿井生产能力的发挥，在高瓦斯矿井中，采煤、掘进、运输机械化装备难以发挥其效能，降低了生产效率。因此，煤矿瓦斯灾害的防治是我国煤炭工业发展中亟待解决的重大问题。防治瓦斯的理论与技术研究其最关键的核心思想即为防止瓦斯超限，增加煤层透气性，提高瓦斯抽采率[1]。提高煤层透气性，增大矿井瓦斯抽采量，缩短瓦斯抽采时间，是实现高瓦斯低透气性矿井安全高效生产的一个有效途径，也逐渐成为煤矿安全工作技术人员的共识。瓦斯抽采是区域瓦斯治理技术的关键，有效地抽出开采区域内的瓦斯，对于降低瓦斯压力、消除煤与瓦斯

4、突出有着重要的作用。1瓦斯抽采技术的现状及效果1.1瓦斯抽采现状我国瓦斯抽采的历史可追溯到1637年以前，《天工开物》一书记载了利用竹管引排煤中瓦斯的方法。1938年我国首次在抚顺矿务局龙风矿利用抽采泵进行采空区抽采，50年代在抚顺、阳泉、天府和北票局开展矿井抽采瓦斯，50年代末瓦斯抽采量约为100万m3。60年代又相继在中梁山、焦作、淮南、包头、松藻、峰峰等局的矿井开展了抽采瓦斯工作，抽采瓦斯量达到170万m3。70年代至90年代中期，抽采矿井数和抽采量都稳步增加。近十年来，随着煤炭工业的发展，

5、矿井数量及煤炭产量迅速增加，矿井向深部延伸过程中，一些低瓦斯矿井变为高瓦斯矿井和突出矿井，因此需要抽采瓦斯的矿井越来越多，由此带动了我国煤矿瓦斯抽采技术的迅速发展，目前瓦斯抽采技术在煤矿生产中得到了普遍的推广应用。1.2瓦斯抽采的作用及效果瓦斯抽采有以下四个方面的作用：1、通过瓦斯抽采能够降低煤层的瓦斯压力，从而降低煤层瓦斯突出的危险性；5/5《流体力学》课程论文2、降低煤层瓦斯含量，从而降低开采过程中瓦斯涌出量，进而为生产提供一个很好的安全环境；3、瓦斯是一种重要的能源资源，具有商业利用价值；4

6、、可降低矿井瓦斯排放量，减少对大气环境的污染，具有绿色开采的作用。2传统瓦斯抽采方法2.1开采保护层卸压增透抽采瓦斯技术由于覆岩采动裂隙O形圈的存在，低透性松软高瓦斯煤层群保护层开采过程中，顶底板岩层冒落、移动，产生裂隙，开采煤层和邻近卸压煤层内的瓦斯将大量卸压解吸，卸压瓦斯沿裂隙通道汇集到环形裂隙圈内，形成瓦斯积存。因而，如何确定环形裂隙圈的位置便成为高效抽采瓦斯的关键。2.2邻近层卸压瓦斯抽采技术临近层瓦斯抽采方法有穿层钻孔和顺层巷道两大类，其中穿层钻孔类又分为回风侧、进风侧、迎向和地面垂直钻

7、孔法；顺层巷道类分为倾向顶板眼是巷道、走向顶板眼是巷道、走向顶板眼是尾巷、走向朝前顶板岩石巷道法[2]。这些抽采瓦斯方法的前提，都是在需要进行瓦斯抽采的采煤工作面开始生产以前进行，为其准备好抽采瓦斯的通道，包括抽采管道的安装和连接。图1钻孔抽采瓦斯示意图无论采用什么方法，由于抽采临近层瓦斯是卸压区内的瓦斯，从而为了保证在采煤工作面初采20m—30m一段内，能及时抽出瓦斯而又不影响工作面安全生产，钻孔或巷道的角度应布置的比穿层抽采瓦斯时要偏低些、钻孔间距要近些、数量要多些，以弥补这个受三角地区免压拱

8、带来的卸压不充分的影响。2.3采空区瓦斯抽采技术矿井瓦斯涌出量平衡表中表明，矿井开采时期采空区瓦斯涌出随时间的增加而增加，占矿井瓦斯涌出量的20%左右。这给矿井安全生产和矿井通风带来负担，有不少矿井采空区瓦斯的涌出已影响到相邻的或下部开采工作面的正常生产。采空区瓦斯抽采技术可以采用地面垂直钻孔抽采下部采空区瓦斯、采空区相邻巷道钻孔抽采采空区瓦斯、下部煤层开采时抽采上部采空区瓦斯等技术[3]5/5《流体力学》课程论文。这些技术都可以有效地降低煤层瓦斯的浓度，但抽采出的瓦斯浓度较小，无