针对采空区中瓦斯埋管抽采技术应用与分析

作者:未知

  摘 要:针对采空区瓦斯治理问题,以采空区瓦斯埋管抽采技术为研究对象,采用理论与实践相结合分析法,对采空区中瓦斯埋管抽采技术应用原理、实践应用方法等进行了简要分析,明确采空区中瓦斯埋管抽采技术应用在采空区瓦斯治理中的重要性,并为实践操作提供有益指导,确保技术应用的准确与科学。
  关键词:采空区;瓦斯埋管;抽采技术
  瓦斯治理问题始终是采煤工作关注的重点问题。通常情况下,在采煤过程中,随着采煤进程的不断推进,基于后方顶板垮落会形成采空区,当采煤工作面风流进入采空区后,受风压影响易使挖掘瓦斯集聚到上隅角,出现瓦斯突涌问题,形成采煤生产安全隐患。对此,在当前高度重视安全生产,强调提升瓦斯治理能力的背景下,有必要加强采空区中瓦斯埋管抽采技术应用的研究,助力采空区瓦斯治理水平的提升。
  1 采空区瓦斯埋管抽采技术应用的理论分析
  采空区内的瓦斯主要以区域内的渗流风流为载体,并在费克力作用下进行扩散、流动[1]。因此,在U型通风条件下,根据采空区瓦斯流动质量守恒定律原理以及费克定律进行计算分析,可知采空区瓦斯具有如下特征:
  其一,采空区瓦斯存在不均匀分布特征,采空区内部瓦斯体积分数通常高于采空区外部瓦斯体积分数;采空区回风侧区域、采风区回风隅角是高瓦斯体积分数区域。其二,采空区瓦斯涌出问题集中在采空区回风隅角处,上隅角瓦斯浓度呈阶梯式变化态势。其三,采空区瓦斯涌出问题受采空区渗流速度、煤层工作面瓦斯含量影响较大。
  因此,在采空区瓦斯治理过程中,根据采空区瓦斯体积分数特征以及瓦斯本质特征,通过在采空区进行抽采管道的科学布置,并向采空区瓦斯集聚区进行打孔,使其与管道有效连接,在抽采设备应用下,经瓦斯从采空区抽到地面进行利用与处理,从而降低采空区瓦斯总含量,避免瓦斯涌出问题的产生,降低采空区瓦斯涌出风险。
  由于采空区瓦斯埋管抽采技术的应用,是从多孔介质(如破碎煤体、岩体)进行瓦斯抽采的过程。因此,在抽采过程中管道内的流速、流量以及阻力在一定程度上与其他区域管道存在一定差异性。通常情况下,采空区瓦斯埋管抽采阻力多集中在抽采口渗流周面,受渗流周面大小影响相对较大,渗流周面越大,阻力越大。对此,为提升采空区瓦斯埋管抽采技术应用效果,应加强技术研究,进行技术与方法的改进,降低抽采阻力、渗流速度等的影响。
  2 采空区瓦斯埋管抽采技术应用的实践分析
  立足工程实际进行技术应用分析是技术应用科学性、准确性提升的根本保障。对此,以某矿区8208工作面为例,就采空区瓦斯埋管抽采技术进行了如下分析。
  2.1 工程简介
  某矿区生产规模约为152万t/a,在煤矿开采过程中,煤层平均厚度约为2.2m,煤层主要以粉砂岩为主,部分地区为中砂岩、泥岩,岩层整体属软弱岩石。矿井瓦斯涌出报告显示,矿井属高瓦斯矿井,绝对瓦斯涌出量超过56m3/min。以8208工作面为例,调查研究发现:工作面倾向长度为180m,瓦斯含量最高超过6m3/t,工作面通风方式为“U”型独立通风,回采工作面推进过程中存在岩层垮落现象,以垮落法进行采空区顶板管控。因此,在采空区瓦斯治理过程中,设计应用瓦斯埋管抽采技术,保证8208工作面安全生产。
  2.2 技术应用
  根据工作面瓦斯情况以及瓦斯治理要求,进行了如下设计:首先,在原有工抽采技术上进行改造,形成新的采矿区瓦斯埋管抽采格局。在此过程中,从工作面回风顺槽处入手,沿着回风巷进行瓦斯抽采管道敷设,总管道靠近回风巷底板,以φ305mm钢材为主,采用钢管串联法进行焊接;在抽放短管连接处,距离管控一米左右的地方配置抽放口;在管道铺设过程中,为进一步提升管道稳定性,采用一定支护方式进行支护处理;在管道末尾处配置铁砂网,用以处理掉落煤渣对采空区瓦斯浓度的影响;在管道末尾处配置与其他抽采系统相连的阀门,提升采空区瓦斯埋管抽采技术应用价值。
  其次,做好支管变径处理,并在管路既定范围内配置三通和阀门、蝶阀,以满足封闭前瓦斯抽采需求。与此同时,随着工作面的不断推进,根据实际情况进行三通连接软管与阀门的调整,以提升瓦斯管路应用的科学性。
  此外,瓦斯埋管抽采技术应用过程中,注重预埋管路防水、防爆、防堵塞措施的有效应用。在此过程中,可配置细孔口喷水管、气样采集管、木垛支护等进行瓦斯埋管抽采系统的完善。为进一步提升瓦斯抽采效率,根据采空区瓦斯抽采特征,可在抽采管道起始端管口处、管道每个抽放口处配置汇集舱[2]。
  另外,做好上隅角监测工作,对抽采管道情况,包括湿度、温度、一氧化碳体积分数、二氧化碳体积分数等具有全面了解,在此基础上,进行管路闸阀开度、抽排风量等的科学调控。
  实践证明,采空区瓦斯埋管抽采技术的科学应用具备较强的抽采效果,采空区上隅角瓦斯体积分数得到明显改善,是原来的1/2,抽采管道内瓦斯浓度是原来的2倍。
  3 結论
  采煤工作面安全生产是煤矿企业实现可持续竞争发展的前提与基础,也是煤矿企业现代化建设过程中关注的重点内容。采空区瓦斯突涌问题的有效处理在采煤工作面生产安全上发挥着至关重要的作用。对此,煤矿企业应明确瓦斯埋管抽采技术科学应用的重要性,并能够立足工作实际情况与需求,进行瓦斯埋管抽采技术创新,提升瓦斯治理效果。
  参考文献:
  [1]李思阳.采空区瓦斯埋管抽采技术应用与分析[J].煤矿现代化,2019(03):70-71+75.
  [2]严俭祝,李博,谷德忠,等.采空区埋管汇集舱瓦斯抽采技术研究与应用[J].能源技术与管理,2017,42(04):4-6.
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