煤矿瓦斯抽采技术研究及应用

煤矿瓦斯抽采技术研究及应用

作者：游力萍

来源：《中国科技博览》2018年第23期

[摘 要]煤矿瓦斯事故是矿井生产过程中非常严重的一种自然灾害，最近几年专家不断探索研究煤矿瓦斯事故的防治工作，虽然取得了一些不错的成绩，但在实际生产过程中还是存在很多因素对矿井瓦斯的分布、存储、涌出和运移规律造成影响，本文主要讨论煤层瓦斯的基本运移规律和基本参数，结合瓦斯抽采和瓦斯抽采技术，分析瓦斯抽采方法，最后对瓦斯抽采的效果进行分析。

[关键词]煤矿；抽采系统；抽采方法

中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0001-01 1、引言

随着我国科学技术水平的不断提高，我国的采煤技术得到了快速发展，煤矿生产逐渐向科学化、机械化和自动化方向发展，回采工作面和采空区的瓦斯涌出量也在随之增强，这样就增加了煤矿瓦斯防治的难度，目前需要我们做的是要在不断对生产技术进行创新和改革的同时，还要完善煤矿瓦斯抽采技术的相关研究，从而可以保证煤矿可以安全、高效的生产。 2、煤层瓦斯的基本运移规律 2.1 瓦斯在煤层中运移的基本参数

瓦斯在煤层中运移的基本参数有煤层瓦斯的压力和煤层透气性系数。煤层瓦斯压力是指在煤层中游离的瓦斯产生的气体压力。在地下矿井瓦斯赋存带的上部其瓦斯压力一般为0.15-0.2MPa，随着矿井深度的增加，瓦斯压力也在逐渐增加，每增加8-14m，瓦斯压力约增加0.1MPa。地质构造出现较大变化时会直接影响瓦斯的应力分布。除了地质构造对瓦斯压力的分布造成影响外，采动应力也会使局部瓦斯压力增高。此外，煤层瓦斯压力的分布和煤层所在的位置到地应力的影响强弱也会有关系，由于受到瓦斯风化带的影响，处于浅部煤层的构造地应力较小，地应力随着井深的增加而增加，会使瓦斯压力大于静水压力。

瓦斯是一种气体，由于在地质构造比较完整和原始煤层透气性很低的缘故，煤层中的瓦斯流速较慢，每天不超过几米，所以煤层内部的孔隙和裂隙大小、分布和形状决定了煤层透气性的大小。煤层中的裂隙主要有两种，一是由于煤体内部的作用力形成的裂隙，一是由于受到外部作用力形成的裂隙。煤层的层理对煤层的透气性有一定的影响，煤层各个地点的透气性不尽相同，一般通过综合平均数值来表示某地区的煤层透气系数。虽然研究人员对煤层透气性做了大量的研究，但是至今也没有可靠的标准来预测瓦斯突出灾害的发生，经过前期研究，在进行

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煤炭开采过程中，改变原始地应力会导致煤层透气性变化加大，在泄压带可以提高到上千倍，所以得出的结论是泄压可以大大提高煤层的透气性系数，加快瓦斯在煤层流动的速度。 2.2 瓦斯在煤层中的运移规律

在较大的裂隙和孔隙内，瓦斯的运移会同时出现层流和紊流情况，只有出现煤与瓦斯突出或瓦斯喷出现象时会发生紊流的状态，原始煤层中的瓦斯运移属于层流的运动。 2.1.1 线性渗透

煤层中瓦斯的流动速度和瓦斯压力梯度符合正比例的关系，大孔隙和裂隙内的瓦斯流动符合以下公式：

经过大量实验表明，在地下流体的雷诺数（Re）小于2000时，流体流动不服从达西定律，煤体中瓦斯的流动状态可以分为以下几种情况，在Re 2.1.2 非线性渗透

在雷诺数很大的时候，煤层中的瓦斯不在符合达西定律，在这种状态下，比流量和压力差之间的关系如下所示：

随着雷诺数增加，流体在转弯处或突然扩大、缩小区域会损耗更多的压力，此时的流体流动呈现非线性渗流，在压力梯度减小时会产生非线性渗流，当分子不能呈气体状态进行自由运动时，此时的流体状态属于非线性渗流。 3、瓦斯抽采系统

结合某煤矿瓦斯突出的情况对瓦斯抽采的效果进行分析，该煤矿生产能力为240万t/a，3、7煤层为煤与瓦斯突出的煤层，在标高-550m处的瓦斯压力最大为3.5MPa，瓦斯的含量为12.4m3/t，开采最深的采区瓦斯压力是2-4.76MPa，瓦斯含量为8.7-11.57m3/t。根据瓦斯等级鉴定的结果可知，矿井总的瓦斯涌出量是13.55m3/min，绝对瓦斯涌出量是66.43m3/min，该矿目前有的瓦斯抽采系统有一套地面永久抽采系统和2套井下移动抽采系统，根据抽采的时间划分原则，将抽采系统分为采前、采中和采后抽采。 4、瓦斯抽采技术 4.1 瓦斯抽采方法的确定

瓦斯抽采的方法有很多，根据不同的划分原则，瓦斯抽采的方法也不同。根据抽采的时间划分，可以分为采前、采中和采后抽采。根据瓦斯抽采的对象可以分为煤层抽采、回采工作面

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抽采、邻近层抽采、掘进工作面抽采和采空区抽采。根据抽采方式的不同可以分为钻孔抽采、巷道抽采、地面钻井抽采和埋管抽采，具体的瓦斯抽采方法如图1所示。 4.2 瓦斯抽采效果分析

通过采取综合瓦斯抽采措施，矿井瓦斯的抽采量明显提高，大大改善了煤矿的安全生产，从2005年来杜绝了煤与瓦斯突出的动力现象，矿井的平均瓦斯抽采率达到了62%以上，抽采的瓦斯量达到2431万m3，没有出现瓦斯超限的现象，实现了煤矿安全、高效的生产。 5、结语

结合煤层地质和瓦斯赋存条件，通过技术方案的确定，合理选择煤层瓦斯的抽采方法，对煤层进行综合瓦斯抽采，通过实现工作面采前、采中和采后的抽采，使各阶段的瓦斯抽采达到最大化，达到合理瓦斯治理的效果。 参考文献

[1] 张浩然.煤矿瓦斯抽采技术研究及应用[D].太原理工大学，2011.

[2] 廖春奎，梅甫定.中梁山煤矿瓦斯抽采技术及应用[J].河南理工大学学报（自然科学版），2007，05：493-497+521

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