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煤矿瓦斯精细化抽采及系统建设

作者：张渊

来源：《魅力中国》2018年第40期

摘要：随着经济的快速发展，社会在不断的进步，针对目前煤矿低浓度瓦斯抽采问题，尤其是由于瓦斯浓度低而带来的管道输送安全隐患，通过借鉴地面煤层气开发排采过程中“连续、平稳、缓慢”的降压排采工艺，分析了煤矿瓦斯抽采钻孔、煤层增透、管路系统、抽采设备等各个环节所采取的措施和存在的问题，提出通过科学化的钻孔抽放参数设计、分源分区域抽放的独立单元化智能管理、动态大范围智能反馈可调的抽放泵站建设，实现以煤矿瓦斯高浓度抽采、煤矿瓦斯高效安全治理为目的的煤矿瓦斯精细化抽采系统建设方案和方法。 关键词：瓦斯精细化抽采；瓦斯抽放系统；建设 引言

煤矿瓦斯事故是一种非常严重的灾害事故，中国煤矿安全开采面临的一重要问题就是如何防止煤矿瓦斯事故，对此，国内有关专家进行了不断探索和尝试，但是在矿井实际开采过程中，很多因素是不确定的，如瓦斯分布、储存和流动等因素。因此，防治矿井瓦斯事故的有效措施是瓦斯抽采，瓦斯抽采技术能够提高矿井开采的安全性，同时也能对工作人员的安全起到保障作用。

一、井下钻孔瓦斯抽采系统及存在的问题 （一）井下钻孔瓦斯抽采系统存在的问题

从瓦斯抽采环节来看，近年来我国很多单位在几个环节都做了大量的工作，也取得了一定成果，但是还是没有从根本上实现瓦斯的安全抽采。有些是基于堵漏洞，部分是基于源头的低浓度瓦斯而开发的不得已的、被动的工作，没有实现煤矿瓦斯治理的根本安全。（1）瓦斯抽采浓度上没有提高到国际标准25%的要求，存在系统隐患。在瓦斯抽采浓度要求方面，国际上通用的抽采浓度是不低于25%的控制标准，而我国由于地质条件和技术等多种原因，对瓦斯抽采浓度没有要求。（2）低浓度瓦斯的管路输送隐患很大。由于低浓度瓦斯易燃易爆的特性，输送管道静电火花、利用端产生的火源等因素会使整个管路系统中的低浓度瓦斯处于危险的状态，近年来，有个别矿井发生了一些抽采管道瓦斯爆炸事故。（3）低浓度瓦斯发电效率低和高耗能的地面抽采真空泵搭配，经济性大打折扣。以上问题都是伴随着低浓度瓦斯的问题而存在，那么解决瓦斯的低浓度抽采问题才是技术的核心。要解决瓦斯抽采的浓度问题，则需要通过精细化的管理、科学化的工艺、智能化的设备配合而形成的煤矿瓦斯精细化治理来实现。 （二）抽放设备设置问题

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抽放设备的好坏是抽放工作能否顺利进行的保障，而要保证瓦斯的安全抽放，那么就必须重视设备的安置问题。目前瓦斯抽放使用的装备一般为煤矿瓦斯抽放泵，在安置抽放泵的过程中应严格考虑各种因素，从根本上保证瓦斯抽放的进行。现下的很多煤矿企业在设置泵房时都过于靠近建筑物或矿井口，这对于瓦斯排放有很大影响，应严格注意。针对这个问题，采取的措施就是严格考虑环境因素，在放置过程中应尽量减少外界对抽放设备的干扰，尽可能避免一系列安全事故的发生。工作单位在进行瓦斯抽放泵的设置时应尽量远离建筑物或矿进口，且也应尽量远离人口密集的地区，如果没有考虑到这些问题那么就极其容易发生瓦斯安全事故，不利于安全生产。 （三）疏忽管理

在煤矿瓦斯管路管理上，有关单位研发了瓦斯管路监测系统，但是其偏重的只是监测，而对动态智能化调节控制尚未开展；另外，欧洲国家抽采气体的组分检测是甲烷、氧气和二氧化碳三种，而我国只要求检测甲烷一种组分，在瓦斯治理的精准化研究和治理方面尚有一定的差距。

二、瓦斯精细化、科学化抽采的系统建设 （一）分源、分区域抽放的局部独立单元管理

目前煤矿采用的基本都是地面建設瓦斯抽放泵站集中抽放，这种方式对瓦斯抽放的分源、分区域管理造成了很大的难度。国内某些矿井已经开始试验每个钻孔的抽放参数管理，虽然逐孔控制的方式可以做到抽放的精细化管理，但是系统建设的复杂、工程建设的成本等可想而知，显然不是一个经济的选择。而煤矿井下不同区域又具有基本相同的抽采条件，如一个采面的钻孔和瓦斯参数基本一致，这就为分源、分区的抽采干管、支管抽采参数精细化管理提供了可行的方案。它可以做到科学性和经济性的合理匹配。地面集中抽放泵站的参数调节针对的是整个矿井系统，其参数调节不可能满足井下各个地区抽采参数的需求，而作为地面集中瓦斯抽放泵站调节的补充，独立分源、分区的瓦斯参数监测和自动反馈调控单元建设显得很有必要，它可以实现基于同一地面泵站条件下的抽放参数调节和区域匹配，实现负压、流量的分区智能调节，实现真正意义上的管路检测、监控、管理。 （二）顶板走向长钻孔抽采

目前，针对高瓦斯无煤柱综合抽采和综放工作面的一些特征，可以采取顶板走向长钻孔抽采技术，抽出其邻近层瓦斯。针对瓦斯超限的问题，可以使用沿开采层顶板岩层走向布置的迎面定向水平长钻孔，而不是采用顶板瓦斯巷抽采邻近层瓦斯。相比较于顶层岩巷抽采法和在最高层短钻孔抽采法，顶板走向长钻孔抽采技术在技术方面和经济方面有一定的优势，顶板走向长钻孔抽采技术在中国多个地区广泛推广使用，为中国煤矿工程开采作出了巨大的贡献，瓦斯开采率大大提高，同时实现了中国煤矿开采的高效性和安全性。

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（三）瓦斯抽采泵站的布置

合理布置瓦斯抽采泵站的具体位置。瓦斯抽采泵站不能设置在地下，而要设置在地面上。瓦斯泵应被圈定在一定的范围内，其周围50m的范围内应避免有居民在周围居住，在其周围20m范围内应保证没有易燃物品。为了尽量保证瓦斯抽采泵站的安全性，应在其周围安置相应的消防设置，瓦斯抽采泵站的房间，应当采用不易燃的建材。瓦斯泵站还应做好防雷接地，泵站内采用隔爆型电气设备。为了保证抽采瓦斯的安全性，还需要在抽采系统中安置相应的监测系统，根据实际监测的数值了解瓦斯抽采系统的工况，有效防止瓦斯事故的发生。 结语

矿井最严重的自然灾害之一就是瓦斯事故，随着中国开采量不断增大，开采技术也得到了相应提升，但是矿井开采中仍有许多不确定因素，这时有效的抽采瓦斯对矿井开采的安全起到至关重要的作用，不管是单一的瓦斯抽采方式还是综合的瓦斯抽取，都有助于降低矿井瓦斯浓度，更好地保障相关人员的生命安全。 参考文献：

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