瓦斯抽采技术在煤矿防突中的应用效果评估与参数优化研究

摘要：煤矿安全生产的核心挑战之一在于瓦斯突出这一严重灾害，它对煤炭开采构成了巨大威胁。瓦斯抽采技术作为预防煤矿瓦斯突出的关键手段，其应用成效的评估及参数的合理优化对于增强煤矿安全水平至关重要。基于此，本文首先概述了瓦斯抽采技术在煤矿防突领域的实际应用场景，随后深入探讨了评估该技术应用效果的具体方法，并针对性地提出了参数优化的有效策略。

关键词：瓦斯抽采技术；煤矿防突；应用；参数优化

中图分类号：TU712 文献标识码：A

1、引言

瓦斯抽采技术，作为煤矿防突策略中的一项关键手段，其核心在于通过抽取煤层内积聚的瓦斯，有效减轻煤层的瓦斯压力和降低瓦斯含量，进而达到预防瓦斯突出灾害的目的。

2、瓦斯抽采技术在煤矿防突中的应用背景

2.1、煤矿瓦斯突出的危害

煤矿瓦斯突出是一种在煤炭开采作业中可能发生的严重灾害，它源于煤层内部瓦斯压力的积聚以及煤体结构的突然改变，导致瓦斯气体猛然释放并伴随着煤块的剧烈抛出。这种灾害不仅直接威胁到矿工的生命安全，可能导致重大的人员伤亡，同时还会对矿井内的设备造成严重破坏。更为严重的是，瓦斯突出会扰乱矿井的通风系统，增加瓦斯积聚的风险，进而可能引发瓦斯爆炸等更为灾难性的次生事故。

2.2、瓦斯抽采技术的作用原理

瓦斯抽采技术是一种工艺过程，它依赖于瓦斯泵或其他专门的抽采设备，用于从煤层中抽取赋存的瓦斯气体。这一过程随后通过复杂的管网系统，将抽取的瓦斯安全地输送至地面，进行储存或直接加以利用。瓦斯抽采技术的核心作用机制在于，通过有效减少煤层内部的瓦斯压力和瓦斯含量，它削弱了瓦斯突出的潜在动力源。

3、瓦斯抽采技术的应用效果评估

3.1、评估指标与方法

瓦斯抽采效率评估：此维度聚焦于瓦斯抽采系统降低煤层瓦斯浓度的能力。关键评估指标涵盖日均抽采瓦斯量以及矿井内残余瓦斯浓度，通过持续监测这些数据，可以直观了解抽采系统的工作效能。

抽采风量效能评估：鉴于抽风机提供的风量对瓦斯抽采至关重要，评估内容应包括抽风机的工作状态、实际风量输出等，确保风量充足以满足瓦斯抽采系统的运行需求。

系统稳定性与可靠性评估：这一维度关注瓦斯抽采系统在长期运行中的稳定表现，包括设备故障频率、连续运行时长、日常维护保养状况，以及面对异常情况时的应急响应能力。

系统协同作业评估：瓦斯抽采与矿井通风系统的协同作业是确保抽采效果的关键。评估将审视两者之间的配合情况，识别是否存在配合不当或潜在冲突，以保障整体系统的和谐运行。

3.2、影响因素分析

地质条件：煤层的具体赋存特征，如煤体结构、裂隙网络的分布以及整体的地质复杂性，对瓦斯抽采的效果具有深远影响。复杂的地质条件往往增加了瓦斯抽采的难度，使得有效抽采变得更具挑战性。

开采方法：采用不同的开采方式会直接影响瓦斯抽采的效率。例如，综合机械化采煤（综采）与爆破采煤（炮采）两种方式下，瓦斯的抽采效率呈现出明显的差异，体现了开采方式对瓦斯抽采效果的重要影响。

瓦斯赋存形态：瓦斯在煤层中存在的状态，无论是游离态还是吸附态，都会显著影响抽采效率。游离态瓦斯因其较为自由的存在形式，相对容易被抽采；而吸附态瓦斯则因紧密结合于煤体表面，需要更高的抽采负压和更持久的抽采时间才能有效释放。

抽采设备效能：抽采设备的性能表现，涵盖抽采负压强度、抽采风量大小以及设备的整体稳定性等，是决定瓦斯抽采效果的关键因素。

4、瓦斯抽采技术的参数优化策略

4.1、设备优化改造

针对当前抽采设备存在的种种问题与局限性，实施设备优化与升级是显著提升瓦斯抽采效率的关键策略。具体而言，这包括增强抽风机的风量输出能力、优化其运行状态以减少能耗与磨损，以及采取有效措施降低设备故障率，确保长期稳定运行。此外，积极引入先进的瓦斯抽采技术和设备同样至关重要。

4.2、抽采参数调整

优化抽采参数是提升瓦斯抽采效率的核心环节，其中抽采负压、抽采风量及抽采时间等是关键的可调参数。精心调整这些参数，可以显著增强瓦斯抽采的效果。具体而言，适度增加抽采负压能够加速瓦斯的抽取速率，然而，过高的负压设置会加剧设备的能耗与磨损，带来不必要的运营成本。

同样地，增大抽采风量看似能提升瓦斯抽采的效率，但若风量过大，反而可能导致煤层中的瓦斯被过度稀释，反而降低了单位时间内的有效抽采量，影响了整体的抽采效率。

4.3、系统优化配合

瓦斯抽采与矿井通风系统的有效协同，是确保瓦斯抽采成效的关键要素之一。通过深化通风系统与瓦斯抽采系统之间的协作机制，可以显著提升瓦斯抽采的效率。具体而言，这需要在通风系统的规划与设计阶段，就充分纳入瓦斯抽采的实际需求，确保两者能够无缝对接、协同作业。

在实际抽采作业中，根据瓦斯抽采的动态需求，灵活调整通风系统的风量与风向，是实现两者高效配合的关键。通过实时监测瓦斯浓度、抽采效率等关键指标，及时对通风系统进行微调，可以确保瓦斯抽采过程得到充分的通风支持，同时又避免不必要的能耗与资源浪费。

4.4、实时监测与数据分析

实时监测与数据分析是优化瓦斯抽采效果不可或缺的策略。借助对瓦斯抽采系统运行状态和抽采成效的即时监控，能够迅速识别并解决潜在问题，确保抽采作业的高效与稳定。同时，通过对收集到的大量数据进行深入分析，可以精确评估瓦斯抽采效率、系统稳定性等关键性能指标，为后续的参数调整与优化提供坚实的数据支撑。

构建一套全面且高效的实时监测与数据分析体系显得尤为重要。该系统应能够实时捕捉瓦斯抽采过程中的关键参数变化，如抽采负压、风量、瓦斯浓度等，并通过智能算法对这些数据进行深度挖掘与分析，从而指导操作人员精准调控抽采参数，实现瓦斯抽采效率的最大化。

5、实际案例分析

5.1、案例背景

某煤矿在采用综采工作面进行厚煤层开采时，面临煤层瓦斯含量高的挑战，为此实施了瓦斯抽采技术以预防瓦斯突出。然而，实践表明，该技术的抽采效率低下且系统稳定性欠佳，未能达到预期效果。针对这一现状，该煤矿决定对瓦斯抽采技术的相关参数进行优化调整。

通过细致分析现有抽采系统的性能瓶颈，该煤矿着手对抽采负压、风量、抽采时间等关键参数进行精细化调整。旨在通过科学合理的参数配置，提升瓦斯抽采效率，同时增强系统的稳定性和可靠性，确保瓦斯抽采工作能够高效、持续地进行，从而有效降低煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量，保障煤矿的安全生产。

5.2、参数优化过程

设备升级与技术引进：对抽风机实施了全面的升级改造，显著提升了其风量输出能力和运行稳定性。同时，引进了国际领先的瓦斯抽采设备和技术，为高效抽采提供了坚实的技术支撑。

抽采参数精细化调整：基于对煤层地质特征和开采工艺的深入理解，对抽采负压、风量等关键参数进行了科学合理的调整，旨在最大化抽采效率，同时确保设备的安全稳定运行。

系统协同优化：深入优化了通风系统与瓦斯抽采系统之间的配合机制，确保了两者在复杂地质条件下的高效协同作业，进一步提升了瓦斯抽采的整体效能。

实时监测与智能分析：构建了先进的实时监测与数据分析平台，该平台能够即时捕捉瓦斯抽采过程中的关键数据，并通过智能算法进行深度分析，为抽采效果的持续优化提供了精准的数据支持。

5.3、优化效果评估

经过对瓦斯抽采参数的一系列优化措施后，该煤矿的瓦斯抽采成效实现了显著提升。具体表现为日均抽采瓦斯量实现了大幅度增长，矿井内部的剩余瓦斯浓度也显著降低，极大地改善了作业环境的安全性。

为确保瓦斯抽采工作的持续优化与高效运行，该煤矿还依托实时监测和数据分析系统，对瓦斯抽采效果进行了不间断的跟踪与评估。这一举措不仅为抽采策略的调整提供了科学依据，还有力保障了煤矿的安全生产。

6、结束语

瓦斯抽采技术在煤矿防突作业中扮演着至关重要的角色。通过对其应用效果进行系统性评估与优化，可以显著提升瓦斯抽采效率，有效降低煤层内的瓦斯压力与含量，进而坚实构筑起预防瓦斯突出的安全防线。本文全面阐述了瓦斯抽采技术在煤矿防突领域的应用背景、评估标准与方法论、关键影响因素剖析，以及参数优化策略。并通过具体实例分析，有力证明了瓦斯抽采技术的实践效能及参数优化对于提升抽采效果的关键意义。

参考文献：

[1]赵彤.瓦斯固化技术在煤矿防突中的应用[J].山西化工，2023，43（05）：147-148.

[2]曹春海.抽采利用技术在煤矿瓦斯防治中的有效应用[J].当代化工研究，2021，（10）：89-90.