瓦斯抽采管煤矿安全的守护者

    在煤矿开采的漫长历史中，瓦斯一直是高悬在头顶的“达摩克利斯之剑”，时刻威胁着煤矿作业的安全。瓦斯，这种主要成分是甲烷的气体，无色无味，却蕴含着巨大的破坏力。当它在煤矿井巷中积聚到一定浓度时，就如同埋下了一颗颗定时炸弹，随时可能被引爆。

    回顾那些令人痛心的煤矿事故，瓦斯爆炸的场景总是触目惊心。2023年11月28日，黑龙江龙煤集团双鸭山矿业公司双阳煤矿发生重大瓦斯爆炸事故，造成11人遇难、6人受伤，直接经济损失1951.3万元。事故的直接原因是左二安装面违规自然排放瓦斯，回风巷单道风门处风流短路，造成进风巷内无风或微风，导致瓦斯局部积聚达到爆炸浓度，电缆失爆产生火花，引起瓦斯爆炸。这样的悲剧并非个例，瓦斯爆炸事故在过去几十年间频繁发生，每一次都给矿工生命和企业财产带来了巨大损失。

    瓦斯不仅会引发爆炸，还会导致人员窒息。瓦斯比空气轻，容易积聚在巷道顶部、采空区等高处。当瓦斯浓度过高时，会排挤空气中的氧气，使作业人员缺氧窒息。2024年5月25日，江西省投资集团花鼓山煤业有限公司山南井发生一起较大窒息事故，造成3人遇难，直接经济损失418万元。事故原因是-270回风平巷水位上涨，导致下山联络巷下出口被淹，风流阻断形成盲巷，瓦斯检查工未检查气体浓度，违章进入缺氧的下山联络巷，造成窒息死亡，当班带班领导带人未采取有效安全措施进入事故巷道盲目施救，再次因缺氧导致窒息死亡，造成事故扩大。这些案例都警示着我们，瓦斯危害不容小觑。

    在煤矿生产中，瓦斯的存在几乎是不可避免的。煤炭形成过程中，植物的纤维质分解产生大量瓦斯，在漫长地质时代，虽大部分已释放，但仍有部分储存在煤层或岩层中。随着煤矿开采深度和强度的增加，瓦斯涌出量也在不断增大。瓦斯已成为制约煤矿安全生产和高效开采的关键因素。因此，有效治理瓦斯，降低其在煤矿井下的浓度，成为了煤矿行业亟待解决的问题，而瓦斯抽采管在这场与瓦斯的较量中，扮演着至关重要的角色。

    瓦斯抽采管大揭秘

    工作原理

    瓦斯抽采管就像是煤矿井下的“排毒管道”，其工作原理基于负压原理。通过在煤矿井下设置抽采系统，利用瓦斯抽采泵等设备产生强大的负压，在煤层与抽采管之间形成压力差。在这个压力差的作用下，原本吸附在煤层中的瓦斯就像被一只无形的大手牵引着，从煤层的孔隙和裂隙中挣脱出来，顺着预先布置好的钻孔，涌入瓦斯抽采管内。

    瓦斯抽采管内部就如同一条高速通道，将抽出的瓦斯迅速输送到地面或专门的处理设施。在输送过程中，为了确保瓦斯能够顺利流动，抽采管的管径、铺设路线等都经过精心设计，尽量减少管道的弯曲和阻力，保证瓦斯能够高效、稳定地被抽采出来。就好比城市的排水系统，只有管道布局合理、畅通无阻，才能快速排除污水，瓦斯抽采管也是如此，只有保证其良好的运行状态，才能有效降低煤矿井下的瓦斯浓度。

    种类与特点

    在煤矿瓦斯抽采领域，瓦斯抽采管的种类丰富多样，每种都有其独特的性能和适用场景。

    钢管：作为传统的瓦斯抽采管材，钢管具有强度高、刚度大的优点，能够承受较大的压力和外力冲击，在复杂的井下环境中，不易变形损坏，保证瓦斯抽采的稳定性。但它也存在明显的缺点，钢管重量较大，在井下运输和安装时，需要耗费大量的人力和物力，增加了施工难度和成本；而且钢管容易受到井下潮湿环境和腐蚀性气体的侵蚀，导致生锈腐蚀，缩短使用寿命，还可能引发安全隐患；在使用过程中，钢管与其他物体碰撞时容易产生火花，一旦遇到瓦斯泄漏，极有可能引发爆炸事故。

    塑料管：近年来，塑料管在瓦斯抽采中得到了广泛应用。它具有重量轻、耐腐蚀、安装方便等优点，大大降低了施工难度和劳动强度，安装时可以更加便捷地进行铺设和连接；塑料管的内壁光滑，瓦斯在管内流动时的阻力小，能够提高抽采效率；其成本相对较低，可降低瓦斯抽采的总体成本。然而，塑料管的强度相对较低，在受到较大外力挤压时容易变形破裂，影响瓦斯抽采效果；其阻燃性能和抗静电性能较差，在瓦斯浓度较高的环境中使用，存在一定的安全风险。

    覆层螺旋波纹钢管：这是一种新型的瓦斯抽采管，它结合了钢管和塑料管的优点，克服了两者的缺点。覆层螺旋波纹钢管的主体采用螺旋焊接波纹钢管，这种结构使其具有较高的环刚度和抗负压强度，即使在复杂的地质条件下，也能保证管道不被压扁或损坏；内外表面覆盖特殊的PE覆层，不仅具有良好的防腐性能，能有效防止钢管生锈腐蚀，延长管道使用寿命，而且抗静电性强，与其他物体冲撞摩擦时不会产生火花，阻燃性能好，从源头上杜绝了因管道引发的瓦斯爆炸等安全事故。其重量比普通钢管轻便，便于在井下搬运和安装。但由于其生产工艺相对复杂，成本也相对较高。

    安装与布局

    瓦斯抽采管的安装与布局是一项极为精细且关键的工作，直接关系到瓦斯抽采的效果和煤矿的安全生产。在安装瓦斯抽采管前，需要对煤矿井下的地质条件、巷道布局、瓦斯涌出源等进行全面、深入的勘察和分析，制定出科学合理的安装与布局方案。

    在管道铺设方面，瓦斯抽采管通常沿着回风巷道或矿车不经常通过的巷道进行敷设，这样既能减少对正常生产运输的干扰，又便于管道的维护和管理。若必须铺设在主要运输巷内，在行人道侧其架设高度不应小于1.8m，与矿车最边缘的间隙应不大于0.7m，并牢固地固定在巷道壁上，确保满足行人、行车、运料的安全要求；在安装有皮带运输机的巷道中，瓦斯抽采管路的吊挂还需充分考虑输送机的运行、检修和维护所需的空间，避免相互影响。瓦斯抽采管路与风、水等管路和电缆（包括通信、信号电缆）应分别吊挂在巷道两侧；若不得不挂在同一侧时，瓦斯抽采管路与风、水等管路和电缆的法线间距不得小于300mm；若在相同高度水平敷设时，水平间距也不得小于300mm，防止不同管路之间可能产生的干扰和安全隐患。当瓦斯抽采管路与其他管路交叉通过时，其间距不得小于300mm，如遇特殊情况管路间距小于300mm时，必须垫非导电材料隔开，确保安全。

    瓦斯抽采管的连接方式至关重要，常见的连接方式有焊接、法兰连接和快速接头连接等。焊接连接具有连接牢固、密封性好的优点，但施工难度较大，对施工人员的技术要求较高，且后期维修和拆卸相对困难；法兰连接则便于安装和拆卸，密封性能也能得到较好保障，在瓦斯抽采管连接中应用较为广泛，但需要注意安装时法兰盘之间的密封垫要完好无损，联接螺栓必须齐全，并沿同一方向拧紧，确保严密不漏气；快速接头连接具有安装便捷、快速的特点，能有效缩短施工时间，但在高压、高瓦斯浓度等特殊环境下，其密封性能和稳定性可能会受到一定影响，因此需要根据实际情况谨慎选择。在直径400mm及以上的瓦斯抽采管路连接时，不得采用快速接头连接，以保证连接的可靠性和安全性。

    为了确保瓦斯抽采管在复杂的井下环境中稳定运行，固定方法也不容忽视。瓦斯抽采管路必须安装吊挂在专用锚杆上，距顶板0.3m，使用Φ12.5mm油绳进行吊挂，使用U型卡子进行固定，油绳外露150mm，每30m使用Φ12.5mm油绳进行加固，保证管道不会因外力作用而晃动、脱落。在倾斜巷道中，应用管卡将管道固定在巷道支护上，以免下滑，当巷道倾角在8°-30°时，管卡间距应不大于15m；在巷道倾角大于30°时，管卡间距应不大于10m。当沿立井敷设瓦斯抽采管路时，应将管路固定在灌道梁上或专用管架上，确保管路在垂直方向上的稳定性。

    合理的布局规划能够使瓦斯抽采管最大限度地覆盖瓦斯涌出区域，提高抽采效率。瓦斯抽采管路系统应根据井下巷道的布置、抽采地点的分布、矿井的发展规划以及瓦斯利用的要求等因素统筹确定，避免或减少主干管路的频繁变动。在瓦斯涌出量大的区域，如采煤工作面、掘进工作面等，应加密布置抽采支管和钻孔，确保能够及时有效地抽出瓦斯；对于采空区等容易积聚瓦斯的地方，可采用埋管抽采或钻孔抽采的方式，并合理布置抽采管路，将积聚的瓦斯排出。在布置瓦斯抽采管时，还需要考虑管路的坡度，尽量保证坡度一致，避免高低起伏，在管路的低洼处需安装放水器，及时排除管内积水，防止积水影响瓦斯抽采效果。瓦斯抽采管路应设置明显的具有反光性能警示标志，标明气体流向，在每200m悬挂警示标志，在巷道拐弯处、管路跨行车巷道及管路分叉处应设置警示标志，警示统一使用长箭头标志，箭尾部分明显标识“瓦斯抽采管路严禁碰撞”字样，整个标志采用白底红字，以提醒工作人员注意安全，防止意外碰撞损坏管路。

    实际案例展示

    众多实际案例充分证明了瓦斯抽采管在减少煤矿瓦斯含量、保障煤矿安全生产方面的显著成效。

    山西潞安集团常村煤矿是一座高瓦斯矿井，瓦斯治理一直是该矿安全生产的重中之重。过去，由于瓦斯抽采效果不佳，瓦斯超限事故时有发生，严重制约了矿井的生产进度和安全。为了彻底解决这一难题，常村煤矿对瓦斯抽采系统进行了全面升级改造，优化了瓦斯抽采管的安装与布局。在采煤工作面，采用了先进的高位钻孔瓦斯抽采技术，合理布置瓦斯抽采管，将抽采管直接延伸至瓦斯富集区域，实现了对瓦斯的精准抽采。同时，对瓦斯抽采管的连接方式进行了改进，采用了密封性能更好的法兰连接，并加强了对管路的日常维护和检查，确保管路的密封性和稳定性。通过一系列的改造措施，常村煤矿的瓦斯抽采效果得到了显著提升，瓦斯抽采量大幅增加，矿井瓦斯浓度得到了有效控制，瓦斯超限事故发生率大幅降低，保障了矿井的安全生产，为企业带来了显著的经济效益和社会效益。

    同样，河南义马煤业集团千秋煤矿在瓦斯治理过程中，也充分发挥了瓦斯抽采管的作用。千秋煤矿针对不同的瓦斯涌出源，采用了多样化的瓦斯抽采方法和合理的抽采管布局。对于本煤层瓦斯抽采，在巷道内沿煤层走向和倾向布置了大量的顺层钻孔，并通过瓦斯抽采管将抽出的瓦斯及时输送到地面；对于邻近层瓦斯抽采，在开采煤层的上部和下部施工了高位钻孔和低位钻孔，利用瓦斯抽采管建立了完善的抽采系统，有效地抽取了邻近层的卸压瓦斯。在瓦斯抽采管的安装过程中，严格按照标准规范进行操作，确保了管路的安装质量。通过这些措施，千秋煤矿成功地将矿井瓦斯浓度控制在了安全范围内，避免了瓦斯事故的发生，实现了煤矿的安全高效生产。

    这些实际案例生动地表明，瓦斯抽采管在煤矿瓦斯治理中具有不可替代的作用。只要科学合理地安装和布局瓦斯抽采管，加强对瓦斯抽采系统的管理和维护，就能够有效地减少煤矿瓦斯含量，降低瓦斯事故的发生风险，为煤矿安全生产提供坚实可靠的保障。

    瓦斯抽采管的未来之路

    随着科技的不断进步和煤矿行业对安全生产要求的日益提高，瓦斯抽采管技术也在不断创新和发展，展现出了广阔的前景。

    在新材料应用方面，科研人员正在积极探索和研发更先进、更高效的管材，以满足煤矿瓦斯抽采的更高需求。一些新型复合材料，如纤维增强塑料、纳米材料改性管材等，逐渐崭露头角。纤维增强塑料管材结合了纤维的高强度和塑料的耐腐蚀、轻质等优点，具有更高的强度重量比，能够在保证瓦斯抽采管性能的同时，减轻管道重量，降低运输和安装成本。纳米材料改性管材则通过在传统管材中添加纳米粒子，改善管材的性能，如提高管材的耐磨性、抗静电性和阻燃性等，使其在复杂的井下环境中更加稳定可靠。中国煤科煤科院自主研发的环保型相变凝胶(EPCG)钻孔密封技术，在保障钻孔密封效果的同时，大幅提升了瓦斯抽采效率，实现了耗材体量40:1的转化，有效解决了煤矿井下瓦斯抽采钻孔密封性能差、耗费量高、劳动强度大的难题，为瓦斯抽采管新材料的应用提供了新的思路和方向。

    智能化监测是瓦斯抽采管技术发展的另一个重要趋势。利用物联网、大数据、人工智能等先进技术，瓦斯抽采管系统将实现更加智能化的监测和管理。在瓦斯抽采管上安装各种智能传感器，能够实时监测管道内瓦斯的浓度、流量、压力、温度等参数，并将这些数据通过无线传输技术实时上传到地面监控中心。通过大数据分析和人工智能算法，对这些数据进行实时分析和处理，及时发现瓦斯抽采过程中的异常情况，如管道泄漏、堵塞、瓦斯浓度异常升高等，并自动发出警报，采取相应的措施进行处理，实现瓦斯抽采的智能化控制和管理。中煤科工集团沈阳研究院有限公司和国家能源集团乌海能源有限责任公司骆驼山煤矿申请的“一种煤矿井下智能化瓦斯抽采装置”专利，通过设置瓦斯传感器和摄像头，能更全面地检测抽采管破损处和瓦斯泄漏情况，为智能化监测提供了技术支持。光力科技的KJ751煤矿瓦斯抽（采）管网监控系统，基于自主研发的抽采监测设备、通信设备、控制设备等，实现对瓦斯抽采管网中各种管道气体参数的实时监测，并通过光力抽采智能分析平台，实现抽采效果动态评价、抽采系统异常智能分析、抽采系统智能调控优化，为矿井瓦斯高效抽采提供了智能化管理手段。

    未来，瓦斯抽采管技术还将与其他煤矿开采技术深度融合，形成更加完善的瓦斯综合治理体系。例如，与采煤工艺相结合，实现瓦斯抽采与煤炭开采的协同作业，提高煤炭资源的开采效率和瓦斯抽采效果；与地质勘探技术相结合，更加精准地掌握瓦斯的赋存状态和分布规律，为瓦斯抽采管的布局和抽采方案的制定提供更加科学的依据。

    可以预见，在未来的煤矿安全生产中，瓦斯抽采管将继续发挥关键作用，随着技术的不断创新和发展，它将为煤矿行业的安全、高效发展提供更加强有力的保障，为煤炭行业的可持续发展做出更大的贡献。

    结语

    瓦斯抽采管作为煤矿瓦斯治理的关键设备，在减少煤矿瓦斯含量、保障煤矿安全生产方面发挥着不可替代的作用。通过科学合理的安装与布局，以及不断的技术创新，瓦斯抽采管能够有效地将煤矿井下的瓦斯抽出，降低瓦斯事故的发生风险，为矿工的生命安全和企业的稳定发展提供了坚实保障。

    随着煤矿行业的不断发展，对瓦斯抽采管的性能和技术要求也在不断提高。我们应高度重视瓦斯抽采管技术的创新与应用，加大研发投入，积极探索新材料、新技术，推动瓦斯抽采管技术向更加高效、智能、安全的方向发展。同时，煤矿企业要加强对瓦斯抽采管系统的管理和维护，确保其正常运行，充分发挥瓦斯抽采管在瓦斯治理中的作用。

    只有不断提升瓦斯抽采管的技术水平和应用效果，才能更好地应对煤矿瓦斯带来的挑战，实现煤矿行业的安全、高效、可持续发展，让每一位矿工都能在安全的环境中工作，为社会贡献更多的能源。