1、論我國煤礦瓦斯抽放技術1.概述我國瓦斯抽放的歷史可追溯到 1637 年以前，天工開物一書記載了利用竹管引排煤中瓦斯的方法。 1938 年我國首次在撫順礦務局龍風礦利用抽放泵進行采空區抽放，五十年代在撫順、陽泉、天府和北票局開展礦井抽放瓦斯，五十年代末瓦斯抽放量約為 1OOMm3。六十年代又相繼在中梁山、焦作、淮南、包頭、松藻、峰峰等局的礦井開展了抽放瓦斯工作，抽放瓦斯量達到 170Mm3。70 年代至 90 年代中期，抽放礦井數和抽放量都穩步增加。近十年來，隨著煤炭工業的發展，礦井數量及煤炭產量迅速增加，礦井向深部延伸過程中，一些低瓦斯礦井變為高瓦斯礦井和突出礦井，因此需要抽放瓦斯的礦井越來越

2、多，由此帶動了中國煤礦瓦斯抽放技術的迅速發展，目前瓦斯抽放技術在煤礦生產中得到了普遍的推廣應用。 到 2000 年我國共有 141 個礦井建立了地面永久瓦斯泵站進行抽放瓦斯，年抽放量達 867Mm3，至 2002 年抽放礦井數達到 193 個，抽放量達到 1146Mm3。1952 年 2002 年抽放瓦斯礦井數和抽放瓦斯量的變化動態見圖 1。瓦斯抽放方法方面，各專業研究單位和有關高等院校與煤礦現場協作，結合我國礦井的地質和開采條件，研究和試驗成功了本煤層、鄰近層、采空區多種抽放瓦斯方法。主要包括穿層鉆孔、平行鉆孔、交叉布孔、穿層網格式鉆孔、深孔預裂爆破、水力割縫、水力壓裂、水力鉆 (擴)孔等本

3、煤層瓦斯抽放方法；頂 (底 )板穿層鉆孔、頂 (底)板巷道、頂板水平長鉆孔等鄰近層瓦斯抽放；高冒帶鉆孔、埋管抽放，恤而輔前塹票率反瓦斯枘前方法。2.煤礦瓦斯抽放技術的發展隨著煤炭工業技術的發展， 瓦斯抽放技術也得到了不斷地提高和發展，我國煤礦瓦斯抽放技術，大致經歷了四個發展階段：2.1 高透氣性煤層瓦斯抽放階段50 年代初期，在撫順高透氣性特厚煤層中首次采用井下鉆孔預拄煤層瓦斯，獲得了成功，解決了撫順礦區向深部發展的安全關鍵問題，而且抽出的瓦斯還被作為民用燃料得到了應用。2.2 鄰近層卸壓瓦斯抽放階段50 年代中期，在開采煤層群的礦井中，采用穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯的試驗在陽泉礦區首先獲得成功

4、，解決了煤層群開采中首采工作面瓦斯涌出量大的問題。 此后在陽泉又試驗成功頂板收集瓦斯巷(高抽巷 )抽放上鄰近層瓦斯，抽放率達60-70。到了 60 年代以后，鄰近層卸壓瓦斯抽放技術在我國得到了廣泛的推廣應用。2.3 低透氣性煤層強化抽瓦斯階段由于在我國一些透氣性較差的高瓦斯煤層及突出危險煤層采用通常的布孔方式預抽瓦斯的效果不理想、難以解除煤層開采時的瓦斯威脅，為此，從 60 年代開始，試驗研究了多種強化抽放開采煤層瓦斯的方法，如煤層注水，水力壓裂，水力割縫，松動爆破，大直徑(擴孔 )鉆孔，網格式密集布孔，預裂控制爆破，交叉布孔等。在這些方法中，多數方法在試驗區取得了提高瓦斯抽放量的效果，但仍處

5、于試驗階段，沒有大范圍推廣應用。2.4 綜合抽瓦斯階段從 80 年代開始隨著機采、綜采和綜放采煤技術的發展和應用，采區巷道布置方式有了新的改變，采掘推進速度加快、開采強度增大，使工作面絕對瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長幅度更大。為了解決高產高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的問題，必須結合礦井的地質條件，實施綜合抽放瓦斯。所謂綜合抽放瓦斯就是：把開采煤層瓦斯采前預抽、卸壓鄰近層瓦斯采后抽及采空區瓦斯采后抽等多種方法在一個采區內綜合使用，使瓦斯抽放量及抽放率達到最高。3.適合我國煤層賦存條件的典型瓦斯抽放方法抽放瓦斯方法的選擇，主要是根據礦井瓦斯來源、煤層賦存

6、狀況、采掘布置、開采程序以及開采地質條件等因素進行綜合考慮。我國煤層的主要特點是煤層透氣性低、瓦斯含量高、煤層突出危險嚴重、煤層群開采、地質構造復雜，我國的煤層賦存條件決定了我國的瓦斯抽放應以卸壓抽放為主，由于礦井數量眾多，且煤層賦存條件復雜多樣，因此幾乎所有的瓦斯抽放方法在我國都進行過試驗和應用，下面僅介紹幾種典型的瓦斯抽放方法。3.1 順層密集長鉆孔抽放本層瓦斯順層密集長鉆孔用于區域性抽放，用于綜放面或綜采面降低煤層瓦斯含量或解決工作面消突問題，一般鉆孔深80m 以上，孔間距 3-5m，預抽時間半年以上。為提高抽放效果，在布孔時往往采用斜向孔及交叉鉆孔，斜向布孔有利于邊采邊抽，交叉式布孔可

7、在不增加任何工程量的條件下，提高本煤層瓦斯抽放的效果。經在焦作礦區及平頂山礦區開展順層交叉鉆孔抽放突出煤層瓦斯的試驗，證明交叉布孔可避免由于鉆孔坍塌，堵孔等影響抽放效果的現象發生，比平行鉆孔抽放效果提高 1.5 倍。順層密集長鉆孔及交叉鉆孔預抽本層瓦斯見圖2。3.2 網格式穿層鉆孔抽放本層瓦斯網格式穿層鉆孔的優點是可解決突出煤層打順層孔時鉆噴孔、塌孔問題。網格式穿層鉆孔大面積抽放瓦斯首先是在北票臺吉礦 1O 號煤層進行的，該煤層是我國透氣性極低的松軟突出煤層之一，大面積網格式穿層鉆孔預抽試驗表明，低透氣性煤層盡管預抽瓦斯極為困難，但在合理布置鉆孔、保證預抽時間等技術條件下，完全能夠達到預期的抽

8、放效果，瓦斯抽放率可達到 30以上。目前網格式穿層鉆孔成為我國單一松軟低透氣性嚴重突出煤層防突的主要方法，已在突出嚴重的白皖等礦區推廣應用。網格式穿層鉆孔需要在煤層底板打巖巷，抽放成本較高。 NextPage3.3 頂板走向長鉆孔抽放鄰近層瓦斯頂板走向水平長鉆孔抽放鄰近層瓦斯技術就是針對高瓦斯無煤柱綜采或綜放工作面的特點，為解決瓦斯超限問題，采用沿開采層頂板巖層走向布置迎面定向水平長鉆孔代替頂板瓦斯巷抽放上鄰近層瓦斯。該抽放方法與頂板巖巷抽放法、頂板穿層短鉆孔抽放法相比，技術和經濟上具有顯著的優越性，尤其對于采掘接續緊張的礦井，其優越性更為突出。鉆孔及鉆場布置見圖 4。頂板走向長鉆孔抽放鄰近層

9、瓦斯技術在安徽淮南、 重慶、河南平頂山、遼寧阜新、鐵法等 20 多個礦區 (160 個礦 )推廣應用，瓦斯抽放量和抽放率大幅度提高，該抽放方法為我國高瓦斯煤層群抽放探索出一條新路子，為煤炭生產實現安全高效提供了技術保障。3.4 厚煤層開采采空區抽放對于厚煤層分層開采或綜放開采時， 采空區內丟煤較多， 加上鄰近層、圍巖瓦斯的涌出，使采空區瓦斯涌出量較大，進行采空區瓦斯抽放非常必要。厚煤層半封閉采空區瓦斯抽放方法首先在撫順礦區試驗成功，主要在采空區后部采用埋管抽放或設引巷密閉插管抽放，埋管抽放法是將抽放瓦斯管埋設在采空區起采線附近，如圖5 所示，該方法在撫順礦區普遍采用，工作面瓦斯抽放率可達80。

10、工作面或采區回采結束后，還可對老塘進行全封閉抽放。撫順老虎臺礦于 1954 年開始采空區全封閉抽放， 40 多年來共抽出瓦斯總量4 億多立方米。3.5 綜合瓦斯抽放我國一些礦區的高產高效礦井在開采高瓦斯含量且有突出危險煤層時，多采用綜合抽放法，即在一個工作面或采區采用多種抽放方法進行抽放。以淮南煤業集團公司潘一礦1541(3)綜放工作面為例，該工作面開采煤層厚4.min ，煤層原始瓦斯含量1Om3t 以上，煤層有突出危險性，工作面同時采用四種瓦斯瓦斯抽放方法，見圖 6，頂板走向長鉆孔用于抽放上鄰近層瓦斯，工作面順層水平長鉆孔抽放用于消除煤層的突出危險性并降低煤層瓦斯含量，上隅角插管抽放用于消除

11、局部瓦斯積聚，工作面初采段由于預抽時間有限，采用深孔控制預裂爆破強化抽放，提高瓦斯抽放率同時縮短抽放時間，工作面開采完畢后還要對采空區進行全封閉抽放。淮南煤業集團公司張集煤礦應用綜合抽放， 2002 年，礦井瓦斯抽放率達到 70，當年投產，當年達產，產煤 507 萬 t，盈利 5 億元，創同類礦井最好水平。目前瓦斯綜合抽放已在全國范圍內廣泛應用。4.瓦斯抽放技術裝備我國的抽放瓦斯裝備隨煤炭開發強度的增長，抽放瓦斯規模擴大及科技水平發展而不斷完善，由原來非專用的、單一型號的，逐步發展成為專用的、系列的、具有現代科技水平的抽放瓦斯裝備。目前已有幾十家專業廠家生產抽放鉆機和抽放泵，為方便中小型煤礦使

12、用，還開發了系列的井下移動式瓦斯抽放泵。目前我國煤礦普遍采用聚氨酯作為封孔材料，該新型材料具有密封性好、硬化快、質量輕、膨脹性強的優點。瓦斯抽放管路的管材也向多樣化發展，除傳統的鐵管及鋼管外，又研究制了玻璃鋼管、雙抗塑料管、PVC管及其它高分子材料制成的多種瓦斯抽放專用管， 新型抽放管路具有重量輕、耐腐蝕、運輸方便、安裝費用低等優點。快速管道接頭的研制，也使管路連接更加方便快捷。抽放系統的監控裝置是近幾年發展比較快的一項技術，它由人工操作的簡易監控及計量設各快速發展為自動監控的瓦斯抽放系統裝置。隨著現代高新技術的發展，瓦斯抽放監控技術正向自動化、智能化、網絡化方面發展。5.煤礦瓦斯抽放技術的展望半個世紀以來，中國煤礦瓦斯抽放技術雖有很大發展，但由于我國井工開采采煤量大， 到 2000 年抽放礦井的產煤量僅占井工開采總產量的14.8，抽放瓦斯量僅占井工開采礦井瓦斯涌出量的9.9，故抽放瓦斯工作應進一步加強，今后瓦斯抽放技術發展的方向應圍繞以下幾方面：(1)進行瓦斯抽放技術篩選及適用性研究，總結各項瓦斯抽放技術的應用情況、技術特點、適用范圍和條件，開展適用性研究。為全國各礦區的瓦斯抽