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瓦斯治理抽采技术应用分析

发表时间：2020/8/6 来源：《基层建设》2020年第10期作者：蔡敏博陈雷涛

[导读] 摘要：瓦斯的灾害在煤矿采集过程中是最严重的灾害之一，如果在煤矿采集过程中发生瓦斯爆炸，那么对整个施工现场所造成的灾害伤亡是不可估量的，不仅会造成大量的工作人员伤亡，还可能严重的摧毁矿井支护及电器设备，有时还会引起煤尘爆炸火灾等等其他二次伤害。

        陕西陕煤韩城矿业有限公司下峪口煤矿陕西渭南 714000
        摘要：瓦斯的灾害在煤矿采集过程中是最严重的灾害之一，如果在煤矿采集过程中发生瓦斯爆炸，那么对整个施工现场所造成的灾害伤亡是不可估量的，不仅会造成大量的工作人员伤亡，还可能严重的摧毁矿井支护及电器设备，有时还会引起煤尘爆炸火灾等等其他二次伤害。瓦斯突出还能摧毁在井下作业的重要设备，破坏巷道支护，造成矿井通风系统紊乱，使井下巷道或正在作业场所充满瓦斯、岩石等抛出物，在严重的情况下可以导致人员伤亡，甚至还会引起其他物质产生火灾或爆炸等事故，针对这些自然灾害和人员伤亡，本篇文章提出高瓦斯矿井对瓦斯进行合理治理的具体应用对策。
        关键词：瓦斯治理；抽采技术；应用分析
        1我国煤矿瓦斯抽采技术的发展
        我国处理瓦斯的历史比较悠久，自开采煤矿以来，伴随着采掘作业活动瓦斯一直源源不断的产生，瓦斯治理一直是我国煤矿开采过程中的重要难题。煤矿瓦斯抽采技术的发展，大致可以从基础上分为四个阶段。自上个世纪50年代初，利用高透气性对瓦斯进行抽采这是最传统的瓦斯抽采技术。从上个世纪60年代开始，采矿人员逐渐采用临近槽卸压瓦斯抽采技术。在上个世纪通过50多年的发展，煤矿工作者们把我国各个地区和各个煤层地质特点都进行了结合和摸索，提炼总结出了很多适用于我国的井下瓦斯抽采技术。同时在技术的整体发展利用过程中，虽然说对瓦斯抽采以及瓦斯治理都取得了明显的效果，但是在煤矿开采的过程中，瓦斯问题仍然是一个没有办法忽略的难题。瓦斯治理需要在煤岩层中施工大量的钻孔工程，才可以进行瓦斯抽采，而且这些瓦斯抽采的工程在一定条件下还要具备钻孔的条件，或者是提前开掘专门的岩道之后才能够实施。如果要进行钻孔的工作，这样就大大的增加了煤矿开采和瓦斯抽采的成本。所以在我国煤矿开采的过程中，瓦斯治理一直没有一个彻底解决的办法。本篇文章重点研究，在煤矿开采过程中如何治理瓦斯的问题。只有应用先进的井下瓦斯抽采技术，并且要配备同等技术的装备，才可以对瓦斯治理有明显的效果。
        2煤矿瓦斯抽采的必要性
        2.1确保生产安全性
        井下煤层中一直都有瓦斯的存在，而随着煤矿的采掘作业活动，煤层中的瓦斯逐渐的渗漏出来，当采掘作业空间内的瓦斯到达一定浓度时遇到明火或者火花就会发生爆炸，再加上井下狭小空间以及部分矿井煤体本身具有可燃性，一旦发生事故就会造成不可预估的后果。因此在煤矿开采过程中要不定时安排专人的对瓦斯浓度进行检测，并设置甲烷传感器实现实时在线监测，同时通过采取瓦斯抽采的措施，降低煤层瓦斯含量。
        2.2环境保护的需要
        一般的矿区开采都会经历很多年，日积月累的煤层开发将会给当地环境带来很大的污染，造成矿区地表下降，路面塌陷，地下水枯竭等。而且随着开采出来煤炭加工及运输，导致空气中会充满粉尘、煤灰，空气透明度指标下降。瓦斯是由二氧化碳和甲烷等气体构成的混合物，它的碳元素含量较高，因此通过燃烧能够释放出大量的热及二氧化碳。而我们知道温室效应是由于二氧化碳的大量排放及增加引起的，因此煤炭大量的使用能够使得地球的地面温度逐渐升高，从而引起全球变暖的现象即温室效应。
        3瓦斯抽采的应用技术和操作装备
        3.1具体操作技术的发展方向
        在井下煤矿开采的过程中，瓦斯的治理是非常严重的问题，对于瓦斯抽采钻孔技术的合理应用，也是煤矿瓦斯抽采当中最需要探讨的课题。正确的利用瓦斯抽采钻孔技术，可以有效的减少抽采周期，以钻孔来代替煤矿抽采时间，减少在井下进行作业的人员，也是对该技术的支持，同样也是煤矿开采钻孔技术的主要治理方向。瓦斯抽采应用技术以钻孔为基础，以具体操作装备为前提，利用高科技高含量的技术来完成瓦斯抽采，以最高效率来完成煤矿开采工程。
        3.2高转速异形钻杆压风钻孔技术
        对f<0.8煤层，在钻孔时容易造成孔壁变形比较严重时造成塌孔，极易使钻杆抱死。深孔成孔非常困难，通常达到50m左右，钻孔所覆盖的抽采范围也难以满足煤矿开采时提前预抽的区域。

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在煤矿抽采预留的位置并没有满足对开采的要求，原因是塌孔所致的形状已经不能满足原有的设备进行操作，钻孔缩径比较严重岩钻杆旋转的过程中阻力增大，旋转的速度也比预期要小很多。研制成孔率比较高的钻机，功率可以达到8万瓦，最高转速可以达到600转每分钟。施工前转速可以调，但是在钻孔钻进时是不能够随意改变转速的。研制具有高强度可正转和反转参数优化的宽叶片旋转杆，同时螺旋钢带有钻孔形状的螺旋，可形成强有力的排渣通道，也可以为钻头处破碎的煤岩体提供有力的排渣通道的。采用合理参数的排渣工艺，可以减少水对孔壁的破坏，从而可以提高排渣的工作效率，以确保在钻进时排渣能够及时。研制可以正转和反转的钻孔，也是对钻孔技术的一种创新，要测定数据储存在测管的储存器内才能够避免随着钻孔不断进行而产生角度偏离的现象。在接收信号的过程中，一定要保证信号正确地接收，并且能够快速的传到电脑，实现无线勘测，这样也能够解决了回转站反复勘测的难题。在高转速钻孔技术的不断应用中，我国对煤矿开采技术标准也不断更新。为了能够对瓦斯抽采产生良好的影响，高转速钻孔技术也是对设备要求不断提高，目的是能够以高效率的工作状态完成瓦斯抽采。
        3.3远控自动化的状况应用技术
        在煤矿开采以及瓦斯抽采的过程中，工作人员尽量达到人数最少，因为这种工作性质本身是具有一定的危险性的，但是这种工作收益毕竟是高效益的生产方向，所以利用传感和视频技术，将相关的施工参数与现场的工作视频，通过远程传输的方式实现远程操纵，也是我们的发展方向。操作人员在进行远控操作时，一定要满足控制信号触发电阀门保持正常使用状态，控制液压油路达到一定的工作状态，泵组实现远控操作启动与暂停，实现自动装卸钻杆的工作状态，实现钻机开孔位置自动调整、倾角和方位角的自动调整，这些相关的技术必须达到要求。远程自动化钻孔技术应用效果已经达到原有传统技术的三倍，采用抓取式自动装卸钻杆技术已经广泛地应用在远程操作过程中，在淮南矿业集团采用地面远控技术实现对施工现场钻机钻孔29个，总长度达到3000m，其中有150m以上钻孔达到了三个。远程控制的方式达到了预期的工作目标和预期的效果，此技术的不断推广与应用，将极大的提高钻孔施工期间人员的安全性。
        3.4封孔技术
        要保证瓦斯抽采效果，封孔技术是否完善是一项重要技术指标，在预抽煤层瓦斯钻孔当中，应该对围岩的松动圈要能够同时采用两堵一注的封孔工艺，在封孔的两端分别设置a与b两道堵头，使钻孔导风孔能够达到效果最好，要使用有机的封孔材料和其对应的封孔设备，才能够起到封孔的最佳效果。
        3.5护孔筛管技术
        对比较松软的煤层，在钻孔施工完成后一定要采取能够提高成孔效果、增大孔隙率的措施，从而提高钻孔抽采浓度，达到降低瓦斯浓度的目的。通过使用通孔钻杆，从钻杆中心送入大量带有筛眼儿的护孔管，对钻孔进行防护，才能在退钻后继续保证孔洞的正常状态，实验表明该技术能够使瓦斯抽采浓度提高到60%以上，工作效果非常显著。
        4结束语
        通过对瓦斯抽采必要性及抽采方法的分析，相信大家对瓦斯抽采必要性及抽采方法都有了更深刻的认知。针对不同工作面的情况，采用不同抽采技术，运用不同类型抽采方式不但能够有效提高瓦斯抽采效果，并且还能有效减少工作面瓦斯涌出量，提高设备运行效率，提高企业经济效益和安全效益。
        参考文献：
        [1]邢立堃.高瓦斯矿井底抽巷快速掘进技术及其应用[J].矿业装备,2020(03):38-39.
        [2]李伟刚.高瓦斯矿井综合瓦斯抽采技术实践[J].矿业装备,2020(03):98-99.
        [3]魁永成.资源整合矿井采掘工作面瓦斯抽采技术[J].山东煤炭科技,2020(05):116-117+120.
        [4]刘海涛.浅谈高瓦斯矿井瓦斯分级治理工作[J].价值工程,2020,39(15):72-74.
        作者简介：1.蔡敏博，男，籍贯：陕西宝鸡，工程师，本科学历，研究方向：主要从事煤矿井下通风及瓦斯防治方面的管理工作。
        作者简介：2.陈雷涛，男，籍贯：陕西河阳，本科学历，研究方向：，主要从事煤矿井下通风及瓦斯防治方面的管理工作。