煤矿井下钻孔瓦斯抽采技术分析

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　　摘要：随着社会经济对能源需求的不断增大，煤矿资源的井下开采技术得到不断创新和优化。对于矿井内部瓦斯的有效处理和利用，成为当前煤炭矿采业的重要环节。井下钻孔抽采瓦斯技术，是煤矿生产瓦斯处理的根本措施，对于保障煤矿资源的安全生产有着不可替代的推动作用。
　　关键词： 煤矿开采 钻孔抽采瓦斯技术分析
　　煤矿资源的地下开采，需要相关开采技术的不断创新和实践。瓦斯是矿井煤层中含有的具有环境污染性质的气体，是当今煤矿开采过程中，严重威胁矿采安全的重要隐患。随着矿井开采深度的增加，高瓦斯矿井的增多导致煤矿安全生产形势严峻。井下钻孔抽采瓦斯是可实现煤层瓦斯的环保开采和高效利用，是现代煤矿开采技术的新突破。本文针对井下钻孔抽采瓦斯技术工艺进行了简要分析。
　　1.矿井煤层瓦斯特性分析
　　煤层瓦斯是一种具有强烈温室效应和污染性能的气体，它是古代植物的有机质和纤维素在煤炭堆积形成过程中，于高温、高压环境下，经厌氧菌的作用分解或者由于物理和化学作用，而形成的一种无色、无味、无臭的可燃性气体，主要成分是烷烃，此外还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气以及微量惰性气体。瓦斯在标准状态下难溶于水，没有助燃和维持呼吸等功能，
　　瓦斯在煤体或围岩中是以吸着游离状态存在的，达到一定浓度时，能发生燃烧或爆炸。瓦斯在矿内煤层和岩层中的来源主要包括瓦斯涌出、瓦斯喷出、瓦斯突出等形式。瓦斯作为一种可燃性气体，具有较高的开发利用效能。
　　2.井下钻孔瓦斯抽采技术分析
　　所谓井下钻孔抽采瓦斯技术，就是利用钻孔技术在井下瓦斯聚集区岩层结构中设置相应钻孔，针对瓦斯气体进行预抽采集，已达到降低煤层中的瓦斯浓度含量，确保煤炭回采时瓦斯不超限，从而达到煤矿安全开采的技术方法。
　　煤矿开采中，不同的地质结构，应采用不同的钻孔技术工艺。除了在煤矿地面表层进行瓦斯预抽的垂直钻孔外，针对井下瓦斯抽放的大量钻孔必须在煤矿井下进行施工。煤矿井下瓦斯钻孔抽采时，根据钻孔的布置方式，井下钻孔抽采瓦斯技术主要包括高位钻孔抽采、顺层钻孔抽采以及穿层钻孔抽采等常见形式。实际施工过程中，我们应根据矿井地质条件、瓦斯含量、井下环境、设备能力等因素，综合考虑确定合理的瓦斯抽采钻孔形式。
　　3.井下钻孔瓦斯抽采技术要点
　　我国煤层瓦斯资源丰富，但地质构造条件相对复杂，煤层分布特征存在很大的落差，根据不同的地质构造，井下钻孔抽采瓦斯技术主要包括以下技术要点：
　　3.1 高位瓦斯钻孔抽采技术
　　 高位钻孔抽采技术是根据煤层开采后形成的采空区空间变化以及煤岩覆存条件来确定和选择瓦斯抽采钻孔的层位布置，根据覆岩移动和瓦斯流动规律，裂隙带中下部裂隙发育充分，瓦斯含量高、浓度大，是高位瓦斯抽采钻孔布置的最佳层位。通过对有效区域内岩层性质和成孔性质分析，尽量将钻孔位置设置在3-5倍采高范围内的相对稳定的岩层中。
　　井下钻孔抽采技术的关键在于合理的钻孔布置，这是保障钻孔抽采效果的前提条件。科学分析煤矿地层条件，根据实际瓦斯含量、抽放周期和施工成本等工况，因地制宜的调整和选择瓦斯抽采钻孔的直径大小和深度参数。根据采煤工作面顶板岩石性质以及瓦斯抽采要求，在回采终止线前适当位置，从回风巷道向顶板设置上向顺抽放巷，然后在工作面中间位置向回采面方向布置一组高位走向长钻孔。钻孔间距大于1米，在同一平面内的钻孔具备一定夹角并向回采面方向呈小扇形分布，以利于孔口密封和防止串孔，保证钻孔抽采瓦斯的高效性。如果顶板岩石稳定性差，应设计顺槽斜向钻孔进行补充。
　　3.2 顺层瓦斯钻孔抽采技术
　　 高瓦斯矿井，需要在煤层中布置钻孔抽采或释放瓦斯。沿煤层钻孔，成孔速度快，抽采效果好。为巷道掘进服务的沿煤层长钻孔，一般沿巷道两侧距巷道的掘进边缘为10m处各布置2个间距约5m的长钻孔，采用保直措施保障钻孔轨迹不偏离巷道掘进方向。在具有突出危险的煤层中，需在煤层掘进工作面上设置深度较浅的防突钻孔以降低工作面瓦斯浓度释放地层压力。
　　煤矿实际生产中，通常根据本矿区回采工作面长度、瓦斯赋存量及涌出量等决定本煤层预抽钻孔的布置方式。沿工作面走向布置走向长钻孔时，其钻场一般设置在回采终止线或尾巷附近，钻孔深度根据施工条件而定。钻孔布置应尽量避开松软泥岩地质区域，并采用分割区段方式进行布置钻场和设计抽采钻孔。沿工作面倾向布置沿煤层钻孔时，常采用斜钻孔、平行钻孔和交叉钻孔等钻孔布置形式，钻孔深度控制在80-150m，成孔直径控制在95-130mm，钻孔间距为10-30m。钻孔向回采面方向呈斜角布置的钻孔抽采效果较好。
　　3.3 穿层瓦斯钻孔抽采技术
　　穿层钻孔是在煤层底板中设置瓦斯工艺巷，从该巷道中设置上仰钻孔，穿过具有突出危险的松散煤层，抽采煤层瓦斯，为煤巷掘进和煤层回采服务。在煤层回风巷道中设置上仰钻孔，穿过煤层顶板及其上邻近不可采煤层，利用煤层回采过程中的采动影响，抽采邻近层及部分采空区瓦斯，降低回采工作面瓦斯浓度。
　　井下煤矿往往存在具有高强型突出危险的松软煤层，由于煤层松软，透气性低，很难设置沿煤层钻孔。根椐矿山岩层移动理论，煤层在开采过程中，顶底板岩层冒落移动、产生环形裂隙，瓦斯沿裂隙通道汇集到环形裂隙圈内形成瓦斯库存状态。在煤层底板部位欲掘进煤巷下方，将穿层钻孔和抽采工艺巷布置在环形裂隙圈内，从而实现瓦斯的有效抽采。工艺巷与煤巷的最小距离不小于15m。在工艺巷内每隔30-50m设置一个专用钻场，钻场内布置深度不超过100m的若干放射状钻孔抽采相应煤层中的瓦斯，确保煤巷掘进和煤层回采工作面的安全性。煤层顶板设置穿层钻孔抽采瓦斯的技术，通常选择在回风顺槽或专用巷道中进行，适用于回采煤层顶板岩石较好、上邻近层不可采但瓦斯含量高、压力大的工况。
　　 结束语：
　　总之，随着现代钻探工艺技术设备性能的提高，煤矿开采的技术效益在逐步提升。针对不同地质深度煤层结构内的瓦斯气体，采用不同的井下钻孔抽采技术，可以有效的防治矿井瓦斯灾害，并达到环保高效的利用。
　　

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