和利隆煤礦瓦斯抽采存在的問題及對策

  （一）存在的問題

  瓦斯抽采作為防治瓦斯災害的主要技術措施，雖然近幾年發展很快，但還存在一些問題，主要有：煤層透氣性系數低，抽采效果差；采掘接續緊張，抽采時間短，抽采量不足，不能滿足瓦斯治理的需要；重產量輕掘進，抽采巷道、鉆孔工程量少，不能滿足抽采需要，進而導致抽、掘、采失調。

    （二）對策

    對于低透氣性煤層，必須采取強化抽采措施才能收到好的抽采效果，這些措施主要有：密集鉆孔抽采、水力壓裂、開采保護層、水力割縫、松動爆破等。

    1．密集鉆孔抽采

    密集鉆孔抽采方法是指通過縮小鉆孔間距，提高抽采率的抽采方法。該技術一般通過加大鉆孔直徑、縮小鉆孔間距、提高抽采負壓，以提高抽采效果。根據周世寧院士的滲流理論，鉆孔的總瓦斯流量為

式中Q-總瓦斯流量；

    m-煤層厚度，m；

    p-煤層瓦斯壓力，MPa；

    λ-煤層透氣性系數；

    γ-鉆孔半徑，m；

    α-層瓦斯含量系數；

    t-煤層瓦斯抽采時間，min。

    從式(6 -31)可看出，在抽采時間較長，瓦斯進入穩定流動狀態時，鉆孔總瓦斯流量Q與煤層厚度m成正比，與煤層瓦斯壓力p的1. 85次方及煤層透氣性系數A的0.9次方成正比，而鉆孔半徑r對總瓦斯流量影響不大，決定鉆孔瓦斯流量的關鍵參數是瓦斯壓力和透氣性系數。

    采用鉆孔抽采時，加大鉆孔直徑在短時間內能呈現一些效果，但鉆孔總瓦斯流量僅與鉆孔半徑的0.2次方成正比，時間較長時，效果不大。孔徑間距與鉆孔的有效抽采半徑有關，實踐證明：鉆孔的有效抽采半徑隨時間的延長而逐漸增大，當時間達到某一臨界值時，達到極限半徑。若兩個鉆孔間距超過極限半徑的2倍，無論怎樣延長抽采時間，鉆孔之間煤體中的瓦斯總有一部分抽不出來。而鉆孔過于密集時，又會增加鉆孔工程量。所以合理的鉆孔間距應在允許的抽采時間內根據鉆孔有效抽采半徑確定。為此，抽采瓦斯的礦井應當經常開展瓦斯基礎參數測定，測定出不同開采煤層、不同抽采塊段、不同抽采時間內的鉆孔有效抽采半徑，為合理確定鉆孔間距和抽采期提供依據，做到科學布孔。

    對于低透氣性煤層，提高鉆孔抽采負壓對抽采效果影響不大，因為提高抽采負壓，對煤層中瓦斯壓力差的增大是有限的（極限值只能達到0.1 MPa），要增大瓦斯流量，必須增大煤層中的裂縫，提高透氣性。

    2．水力壓裂

    水力壓裂可以在一定程度上提高煤層透氣性，其方法是在地面上用泵產生高壓水流，通過鉆孔將大量含有石英砂或其他支撐劑的高壓液體壓人煤層，把煤層中原有的裂隙撐開，繼續壓入水流，使煤層中被撐開的裂隙繼續向煤層內部擴張，與此同時，在水中加入篩過的沙子，將其作為支撐劑，送進煤層中被撐開的裂縫里，當壓裂結束，壓裂用水返回后，沙子仍然留在煤層中支撐開的裂縫中。水力壓裂造成瓦斯流動的通道從鉆孔底部向四周延伸，使煤層的鉆孔與其排放范圍擴大，因而瓦斯涌出量也增加。

  水力壓裂適用于裂隙發育、有一定硬度的脆性煤層，對于強度低的軟煤層水力壓裂時，支撐劑會鑲入煤層內，起不到支撐作用，壓裂效果不明顯。

    3．合理安排采掘比例，在抽采達標的條件下采掘

    礦井每月都要對抽、掘、采進行排隊。首先是抽采工程排隊，按采掘工程需要反推抽采工程量。如果抽采工程不能滿足采掘需要，則要增加鉆孔和抽采工程隊伍，并采用先進的鉆進設備、先進的抽采工藝，以適應抽采需要。

    巖石巷道的掘進是開展瓦斯區域治理的前提，沒有預先掘出的巖石巷道，瓦斯治理就沒有空間。對于巖石巷道掘進，必須在裝備、人員，提升、運輸系統上優化組合，采用機械化作業，提高作業人員整體素質，簡化運輸系統，提高單進水平。運輸系統盡可能連續化，減少中間轉運環節，提高效率。在高瓦斯、突出礦井中進行煤層巷道掘進時，要一個施工隊多個掘進面，實現瓦斯治理和掘進分開。永貴能源公司2008年托管貴州省安順煤礦之初，第一任務是打鉆孔，不管是什么工種，一律安排施工鉆孔，經過近兩個月的打鉆、抽采會戰后，再安排采掘工作面維護性推進。杜絕了過去頻發的瓦斯事故，實現了礦井歷史上沒有過的煤炭產量，2009年的煤炭產量超過過去10多年產量總和，這說明，只有加大瓦斯治理的投入才會有產出，才會有安全。

    集團公司層面上要加大對萬噸煤巷道掘進量的考核，巷道掘進完不成任務，即使煤炭超產也不算完成任務，并且對沒有完成巷道掘進量的資金投入要從礦井當年利潤中核減，以此促進采掘比例協調。

    施工大量鉆孔是防治煤與瓦斯突出、防止瓦斯超限的前提，煤層巷道單進低的主要原因是鉆孔數量少，抽采時間短，沒有把煤層瓦斯抽采到防突、防超所要求含量以下，導致掘進過程中突出指標超限，爆破后瓦斯濃度超限，因此，必須對鉆孔工程量進行嚴格考核，鉆機隊以鉆孔數量提取工資。