煤矿通风中的瓦斯处理技术研究
古亮
（重庆市天府矿业有限责任公司三汇一矿，中国重庆401535
【摘要】首先对我国煤矿通风瓦斯的处理现状进行了简要分析，并在此基础上对煤矿井下瓦斯综合治理技术进行论述。期望通过研究能够对煤矿开采过程中瓦斯的有效治理有所帮助。
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关键词 煤矿；通风瓦斯；技术
1煤矿通风瓦斯的处理现状分析
我国作为煤炭大国，煤炭年产量居于世界首位。目前国内煤炭资源的总量约为5.57万亿t，埋深在600m以下的煤炭约占总量的26.80%；埋深在600~1000m的煤炭资源约占总量的20%左右；埋深在1000~2000m的煤炭资源约占总量的53.20%。截止到目前，已经探明的煤层气地质储量将近1023亿m3，其中可采的储量约为470亿m3，埋深浅于2000m的煤层气总量约为36.8万亿m3。相关调查统计数据结果显示，2014我国煤矿瓦斯抽采总量约为156亿m3，国内大部分矿井均为高瓦斯矿井，其中国有重点煤矿有70%左右为高瓦斯矿井，且绝大部分为低透气性煤层，即渗透率＜1mD，均匀渗透率在0.002~16.17mD，渗透率＜0.10mD的约为35%，渗透率在0.1~1.0mD之间的约为37%，在1.0~10.0mD的仅为28%，超过10mD非常少。一些渗透率较好的矿区，如开滦、丰城等，其渗透率也仅为1~18mD左右，比美国低了2~3个数量级。
我国现行的GB50471-2008规范中将渗透率低于1mD的煤层划定为难以抽采的煤层，这种煤层在国内的煤矿中所占的比重较大。近年来，随着煤炭需求量的不断增多，煤矿开采进入了高峰期，浅层的煤炭资源越来越少，很多矿井都逐步向纵深方向发展，国家煤矿总局的调查统计数据显示，我国煤矿的开采深度平均每年增加10~20m左右，煤层的瓦斯压力平均每年增加0.1~0.3MPa，瓦斯涌出量每年增加约1.5×109m3，在这一背景下，国内不少煤矿，从原本的低瓦斯矿井升级为高瓦斯矿井，由此进一步增大了煤矿的治理难度。虽然我国的煤炭资源较多，但从矿井的整体情况上看，却是世界各个产煤国中开采条件最差的国家之一，矿井的灾害类型多、分布广，瓦斯突出灾害最为严重。
瓦斯本身属于一种清洁型能源，其用途尤为广泛，同时瓦斯还是温室气体，按照国家提出的节能减排要求，对于矿井瓦斯应当遵循多抽少排的原则，以此来减少瓦斯对自然生态环境的影响和破坏。目前，矿井瓦斯抽采已经成为国家政策的要求，尤其是高瓦斯和突出矿井必须先抽后采，并确保抽采达标。我国的瓦斯抽采经历了以下五个发展阶段：第一个阶段是50年代初期的高透气性煤层瓦斯抽采阶段，在该阶段首次在抚顺矿区高透气性特厚煤层中采用井下钻孔预抽技术对煤层中的瓦斯进行抽采，并取得了成功，解决了该矿区向深部发展的安全问题；第二个阶段是50年代中期的临近层卸压瓦斯抽采阶段，在该阶段采用穿层钻孔、顶板收集瓦斯巷抽采上邻近层瓦斯的试验在阳泉矿区获得了成功，有效解决了煤层开采中首采作业面瓦斯涌出量的问题；第三个阶段是60年代的低透气性煤层瓦斯强化抽采阶段，在该阶段试验了多种强化措施，如井下水力压裂、大直径钻扩孔、预控爆破等等，对对突出危险性煤层瓦斯压力的降低起到了积极作用；第四个阶段是80年代的综合抽采瓦斯阶段，试验研究了瓦斯采前预抽、采空区瓦斯采后抽等方法，在一个采区内综合抽采瓦斯的措施，解决了瓦斯涌出源头多、涌出量大的问题；第五个阶段是立体抽采瓦斯阶段，试验研究了地面钻孔井和井下钻孔联合抽采矿井瓦斯，实现了立体抽采方式，解决了瓦斯抽采效率低的问题。
2煤矿井下瓦斯综合治理技术
2.1上隅角瓦斯治理技术
国内很多煤矿在井下采掘过程中，都存在作业面上隅角瓦斯超限的问题，这极不利于井下作业安全。为此，必须采取有效的技术措施，对上隅角瓦斯进行治理。
2.1.1加大风量法
该方法较为简单，具体是指将作业面的进风量增大，例如，某煤矿井下原本的进风量为540m3/min，在充分考虑回风流、作业面以及上隅角的瓦斯浓度情况后，将进风量增加至800m3/min，这样一来工作面的风速便从原本的1.4m/s，增大到2.5m/s。采用该方法后，上隅角的瓦斯浓度显著降低，但随着进风量的加大，却导致了作业面煤尘飞扬。为此，在增大进风量的同时，必须采取洒水等措施，解决煤尘飞扬的问题。
2.1.2通风机抽采法
该方法具体是指在井下回风巷内设置专用的通风机，对上隅角区域内的瓦斯进行抽采，以此来降低上隅角位置处的瓦斯浓度。实践证明，通过该方法能够有效降低井下采掘作业面上隅角处的瓦斯浓度，治理效果较好。
2.1.3单风筒总排负压抽采法
该方法具体是指将矿井总排风全负压作为引排动力，将作业面上的引排风筒直接与总回风巷道进行连接，借助负压将作业面上的瓦斯直接抽排至总回风巷道。技术要点如下：在进风巷作业面超前支护采煤作业面煤壁一侧开一个缺口，让风流由此顺利进入到作业面中；用沙袋将作业面两尾巷封堵起来，借此减少采空区的漏风量；在运输巷内安装一个直径600mm左右的负压风筒，其一端经进风巷沙袋壁深入至采空区内1～2m左右，同时将风筒延接至井下总回风巷内；利用矿井总负压将上隅角出采空区的含瓦斯气体抽出。采用该方法对上隅角瓦斯进行治理时，为保证引排效果，可在总回风向负压风筒出口位置处设置一道调节风门，以此来对负压和风量进行调节。实践证明，该方法在治理井下作业面上隅角瓦斯的效果非常显著，具有一定的推广使用价值。
2.1.4顶板抽放法
该方法又被称之为高位钻孔瓦斯抽放法，具体是指顶板裂隙带抽放，其技术原理如下：利用作业面回采压力形成的顶板裂隙作为通道，对上隅角顶部积存的瓦斯进行抽放。该方法不但能够使采空区内的瓦斯运移方向发生改变，而且还能有效减少瓦斯向回风流的涌出量，切断采空区瓦斯涌向作业面上隅角的通道，降低作业面上隅角处的瓦斯浓度。
2.2钻孔预抽瓦斯技术
该方法的特点是工艺简单、成本低、抽放瓦斯浓度较高，目前国内很多煤矿都采用该方法对本煤层的瓦斯进行预抽。钻孔法主要有以下两种布置方式，一种是顺煤层钻孔布置法，另一种是穿煤层钻孔布置法。采用前者对本煤层瓦斯进行预抽时，一般是通过提前开掘出的煤巷，沿着煤层打顺层钻孔，先进行预抽再进行回采作业；采用后者时，可将钻场布设在临近煤层巷道或是底板岩石巷道，向开采层钻孔，经抽放后再进入煤层进行采掘，这样便可以解决回采作业面瓦斯涌出量较大的问题。
2.3瓦斯对角泄放自动化技术
该技术具体是指当井下作业面附近存在其它采空区或是巷道连通时，借助专用的装置自动对系统压力进行调整，将采空区内的瓦斯转移到其它的采空区或是巷道当中，然后再对瓦斯进行抽放或泄放，以此来降低目标回采作业面内的瓦斯涌出。采用该技术对井下瓦斯进行治理时，必须保证调节的连续性，这是该技术成功的关键之所在。
３结论
综上所述，在煤矿井下采掘的过程中，瓦斯作为一种伴生产物，其会随着煤层的开采而不断涌出，若是瓦斯的处理效果不佳，则会导致瓦斯大量积存在井下巷道当中，一旦瓦斯的浓度超限，不仅会对矿工的身体健康造成影响，而且还可能引起瓦斯爆炸的恶性事故，极不利于井下安全生产。为此，必须针对煤矿井下瓦斯的实际情况，采取合理可行的技术措施，对瓦斯进行有效治理，只有这样，才能保证煤矿井下采掘作业的安全性。
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参考文献
［1］马晓钟.煤矿瓦斯综合利用技术的探索与实践[J].中国煤层气,2011(7).
［2］张爱然.瓦斯抽放效果的影响因素分析及对策[J].山西大同大学学报,2012(9).
［3］彭继刚.杨胜强.矿井瓦斯抽放影响因素分析及其改进措施[J].能源技术与管理,2013(8).
［责任编辑：邓丽丽］