和利隆煤矿瓦斯抽采存在的问题及对策

  （一）存在的问题

  瓦斯抽采作为防治瓦斯灾害的主要技术措施，虽然近几年发展很快，但还存在一些问题，主要有：煤层透气性系数低，抽采效果差；采掘接续紧张，抽采时间短，抽采量不足，不能满足瓦斯治理的需要；重产量轻掘进，抽采巷道、钻孔工程量少，不能满足抽采需要，进而导致抽、掘、采失调。

    （二）对策

    对于低透气性煤层，必须采取强化抽采措施才能收到好的抽采效果，这些措施主要有：密集钻孔抽采、水力压裂、开采保护层、水力割缝、松动爆破等。

    1．密集钻孔抽采

    密集钻孔抽采方法是指通过缩小钻孔间距，提高抽采率的抽采方法。该技术一般通过加大钻孔直径、缩小钻孔间距、提高抽采负压，以提高抽采效果。根据周世宁院士的渗流理论，钻孔的总瓦斯流量为

式中Q-总瓦斯流量；

    m-煤层厚度，m；

    p-煤层瓦斯压力，MPa；

    λ-煤层透气性系数；

    γ-钻孔半径，m；

    α-层瓦斯含量系数；

    t-煤层瓦斯抽采时间，min。

    从式(6 -31)可看出，在抽采时间较长，瓦斯进入稳定流动状态时，钻孔总瓦斯流量Q与煤层厚度m成正比，与煤层瓦斯压力p的1. 85次方及煤层透气性系数A的0.9次方成正比，而钻孔半径r对总瓦斯流量影响不大，决定钻孔瓦斯流量的关键参数是瓦斯压力和透气性系数。

    采用钻孔抽采时，加大钻孔直径在短时间内能呈现一些效果，但钻孔总瓦斯流量仅与钻孔半径的0.2次方成正比，时间较长时，效果不大。孔径间距与钻孔的有效抽采半径有关，实践证明：钻孔的有效抽采半径随时间的延长而逐渐增大，当时间达到某一临界值时，达到极限半径。若两个钻孔间距超过极限半径的2倍，无论怎样延长抽采时间，钻孔之间煤体中的瓦斯总有一部分抽不出来。而钻孔过于密集时，又会增加钻孔工程量。所以合理的钻孔间距应在允许的抽采时间内根据钻孔有效抽采半径确定。为此，抽采瓦斯的矿井应当经常开展瓦斯基础参数测定，测定出不同开采煤层、不同抽采块段、不同抽采时间内的钻孔有效抽采半径，为合理确定钻孔间距和抽采期提供依据，做到科学布孔。

    对于低透气性煤层，提高钻孔抽采负压对抽采效果影响不大，因为提高抽采负压，对煤层中瓦斯压力差的增大是有限的（极限值只能达到0.1 MPa），要增大瓦斯流量，必须增大煤层中的裂缝，提高透气性。

    2．水力压裂

    水力压裂可以在一定程度上提高煤层透气性，其方法是在地面上用泵产生高压水流，通过钻孔将大量含有石英砂或其他支撑剂的高压液体压人煤层，把煤层中原有的裂隙撑开，继续压入水流，使煤层中被撑开的裂隙继续向煤层内部扩张，与此同时，在水中加入筛过的沙子，将其作为支撑剂，送进煤层中被撑开的裂缝里，当压裂结束，压裂用水返回后，沙子仍然留在煤层中支撑开的裂缝中。水力压裂造成瓦斯流动的通道从钻孔底部向四周延伸，使煤层的钻孔与其排放范围扩大，因而瓦斯涌出量也增加。

  水力压裂适用于裂隙发育、有一定硬度的脆性煤层，对于强度低的软煤层水力压裂时，支撑剂会镶入煤层内，起不到支撑作用，压裂效果不明显。

    3．合理安排采掘比例，在抽采达标的条件下采掘

    矿井每月都要对抽、掘、采进行排队。首先是抽采工程排队，按采掘工程需要反推抽采工程量。如果抽采工程不能满足采掘需要，则要增加钻孔和抽采工程队伍，并采用先进的钻进设备、先进的抽采工艺，以适应抽采需要。

    岩石巷道的掘进是开展瓦斯区域治理的前提，没有预先掘出的岩石巷道，瓦斯治理就没有空间。对于岩石巷道掘进，必须在装备、人员，提升、运输系统上优化组合，采用机械化作业，提高作业人员整体素质，简化运输系统，提高单进水平。运输系统尽可能连续化，减少中间转运环节，提高效率。在高瓦斯、突出矿井中进行煤层巷道掘进时，要一个施工队多个掘进面，实现瓦斯治理和掘进分开。永贵能源公司2008年托管贵州省安顺煤矿之初，第一任务是打钻孔，不管是什么工种，一律安排施工钻孔，经过近两个月的打钻、抽采会战后，再安排采掘工作面维护性推进。杜绝了过去频发的瓦斯事故，实现了矿井历史上没有过的煤炭产量，2009年的煤炭产量超过过去10多年产量总和，这说明，只有加大瓦斯治理的投入才会有产出，才会有安全。

    集团公司层面上要加大对万吨煤巷道掘进量的考核，巷道掘进完不成任务，即使煤炭超产也不算完成任务，并且对没有完成巷道掘进量的资金投入要从矿井当年利润中核减，以此促进采掘比例协调。

    施工大量钻孔是防治煤与瓦斯突出、防止瓦斯超限的前提，煤层巷道单进低的主要原因是钻孔数量少，抽采时间短，没有把煤层瓦斯抽采到防突、防超所要求含量以下，导致掘进过程中突出指标超限，爆破后瓦斯浓度超限，因此，必须对钻孔工程量进行严格考核，钻机队以钻孔数量提取工资。