針對采空區中瓦斯埋管抽采技術應用與分析
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摘 要：針對采空區瓦斯治理問題，以采空區瓦斯埋管抽采技術為研究對象，采用理論與實踐相結合分析法，對采空區中瓦斯埋管抽采技術應用原理、實踐應用方法等進行了簡要分析，明確采空區中瓦斯埋管抽采技術應用在采空區瓦斯治理中的重要性，并為實踐操作提供有益指導，確保技術應用的準確與科學。
關鍵詞：采空區；瓦斯埋管；抽采技術
瓦斯治理問題始終是采煤工作關注的重點問題。通常情況下，在采煤過程中，隨著采煤進程的不斷推進，基于后方頂板垮落會形成采空區，當采煤工作面風流進入采空區后，受風壓影響易使挖掘瓦斯集聚到上隅角，出現瓦斯突涌問題，形成采煤生產安全隱患。對此，在當前高度重視安全生產，強調提升瓦斯治理能力的背景下，有必要加強采空區中瓦斯埋管抽采技術應用的研究，助力采空區瓦斯治理水平的提升。
1 采空區瓦斯埋管抽采技術應用的理論分析
采空區內的瓦斯主要以區域內的滲流風流為載體，并在費克力作用下進行擴散、流動[1]。因此，在U型通風條件下，根據采空區瓦斯流動質量守恒定律原理以及費克定律進行計算分析，可知采空區瓦斯具有如下特征：
其一，采空區瓦斯存在不均勻分布特征，采空區內部瓦斯體積分數通常高于采空區外部瓦斯體積分數；采空區回風側區域、采風區回風隅角是高瓦斯體積分數區域。其二，采空區瓦斯涌出問題集中在采空區回風隅角處，上隅角瓦斯濃度呈階梯式變化態勢。其三，采空區瓦斯涌出問題受采空區滲流速度、煤層工作面瓦斯含量影響較大。
因此，在采空區瓦斯治理過程中，根據采空區瓦斯體積分數特征以及瓦斯本質特征，通過在采空區進行抽采管道的科學布置，并向采空區瓦斯集聚區進行打孔，使其與管道有效連接，在抽采設備應用下，經瓦斯從采空區抽到地面進行利用與處理，從而降低采空區瓦斯總含量，避免瓦斯涌出問題的產生，降低采空區瓦斯涌出風險。
由于采空區瓦斯埋管抽采技術的應用，是從多孔介質（如破碎煤體、巖體）進行瓦斯抽采的過程。因此，在抽采過程中管道內的流速、流量以及阻力在一定程度上與其他區域管道存在一定差異性。通常情況下，采空區瓦斯埋管抽采阻力多集中在抽采口滲流周面，受滲流周面大小影響相對較大，滲流周面越大，阻力越大。對此，為提升采空區瓦斯埋管抽采技術應用效果，應加強技術研究，進行技術與方法的改進，降低抽采阻力、滲流速度等的影響。
2 采空區瓦斯埋管抽采技術應用的實踐分析
立足工程實際進行技術應用分析是技術應用科學性、準確性提升的根本保障。對此，以某礦區8208工作面為例，就采空區瓦斯埋管抽采技術進行了如下分析。
2.1 工程簡介
某礦區生產規模約為152萬t/a，在煤礦開采過程中，煤層平均厚度約為2.2m，煤層主要以粉砂巖為主，部分地區為中砂巖、泥巖，巖層整體屬軟弱巖石。礦井瓦斯涌出報告顯示，礦井屬高瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量超過56m3/min。以8208工作面為例，調查研究發現：工作面傾向長度為180m，瓦斯含量最高超過6m3/t，工作面通風方式為“U”型獨立通風，回采工作面推進過程中存在巖層垮落現象，以垮落法進行采空區頂板管控。因此，在采空區瓦斯治理過程中，設計應用瓦斯埋管抽采技術，保證8208工作面安全生產。
2.2 技術應用
根據工作面瓦斯情況以及瓦斯治理要求，進行了如下設計：首先，在原有工抽采技術上進行改造，形成新的采礦區瓦斯埋管抽采格局。在此過程中，從工作面回風順槽處入手，沿著回風巷進行瓦斯抽采管道敷設，總管道靠近回風巷底板，以φ305mm鋼材為主，采用鋼管串聯法進行焊接；在抽放短管連接處，距離管控一米左右的地方配置抽放口；在管道鋪設過程中，為進一步提升管道穩定性，采用一定支護方式進行支護處理；在管道末尾處配置鐵砂網，用以處理掉落煤渣對采空區瓦斯濃度的影響；在管道末尾處配置與其他抽采系統相連的閥門，提升采空區瓦斯埋管抽采技術應用價值。
其次，做好支管變徑處理，并在管路既定范圍內配置三通和閥門、蝶閥，以滿足封閉前瓦斯抽采需求。與此同時，隨著工作面的不斷推進，根據實際情況進行三通連接軟管與閥門的調整，以提升瓦斯管路應用的科學性。
此外，瓦斯埋管抽采技術應用過程中，注重預埋管路防水、防爆、防堵塞措施的有效應用。在此過程中，可配置細孔口噴水管、氣樣采集管、木垛支護等進行瓦斯埋管抽采系統的完善。為進一步提升瓦斯抽采效率，根據采空區瓦斯抽采特征，可在抽采管道起始端管口處、管道每個抽放口處配置匯集艙[2]。
另外，做好上隅角監測工作，對抽采管道情況，包括濕度、溫度、一氧化碳體積分數、二氧化碳體積分數等具有全面了解，在此基礎上，進行管路閘閥開度、抽排風量等的科學調控。
實踐證明，采空區瓦斯埋管抽采技術的科學應用具備較強的抽采效果，采空區上隅角瓦斯體積分數得到明顯改善，是原來的1/2，抽采管道內瓦斯濃度是原來的2倍。
3 結論
采煤工作面安全生產是煤礦企業實現可持續競爭發展的前提與基礎，也是煤礦企業現代化建設過程中關注的重點內容。采空區瓦斯突涌問題的有效處理在采煤工作面生產安全上發揮著至關重要的作用。對此，煤礦企業應明確瓦斯埋管抽采技術科學應用的重要性，并能夠立足工作實際情況與需求，進行瓦斯埋管抽采技術創新，提升瓦斯治理效果。
參考文獻：
[1]李思陽.采空區瓦斯埋管抽采技術應用與分析[J].煤礦現代化，2019（03）：70-71+75.
[2]嚴儉祝，李博，谷德忠，等.采空區埋管匯集艙瓦斯抽采技術研究與應用[J].能源技術與管理，2017，42（04）：4-6.
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