礦井瓦斯高效抽采技術(shù)管理

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0引言

一些煤礦企業(yè)特別是瓦斯抽采起步較早的高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井在瓦斯抽采技術(shù)上存在一定缺陷，導(dǎo)致在抽采過程中抽采效果差，抽采效率低，不但沒有“變廢為寶”，反而因為瓦斯抽采技術(shù)管理不到位引發(fā)生產(chǎn)安全事故。而今隨著煤炭煤層氣工業(yè)的發(fā)展，通過對抽采技術(shù)采取一系列管理措施，部分高突礦井瓦斯抽采效益凸顯，不僅杜絕了事故，且提高了經(jīng)濟效益和社會效益。

1礦井瓦斯抽采的必要性

1.1瓦斯對煤炭生產(chǎn)造成威脅

礦井瓦斯事故對煤礦安全開采造成了嚴(yán)重威脅并制約著中國煤炭工業(yè)健康發(fā)展。以CH4等輕烴為主的煤礦瓦斯，遇火極易發(fā)生燃燒爆炸。瓦斯爆炸造成的沖擊波會摧毀通風(fēng)系統(tǒng)，造成火災(zāi)，伴隨產(chǎn)生大量CO氣體使大批現(xiàn)場作業(yè)人員中毒窒息死亡。因此不論是高瓦斯礦井減少瓦斯涌向作業(yè)地點，還是煤與瓦斯突出礦井降低煤層瓦斯含量、瓦斯壓力防治瓦斯突出，瓦斯抽采都不失為治本之策，應(yīng)作為煤礦“一通三防”之重中之重加以實施。

1.2瓦斯是清潔能源

瓦斯是煤炭的伴生產(chǎn)物，是大自然留給人類的比煤﹑石油更加清潔的能源。瓦斯可作為人們?nèi)粘Ｉ钪兴枞剂?，現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)步使得低濃度瓦斯可用來發(fā)電，用來生產(chǎn)CH2O等工業(yè)原料，可給煤炭企業(yè)貢獻(xiàn)相當(dāng)可觀的經(jīng)濟效益[1]。但一些煤炭企業(yè)只注重于煤炭產(chǎn)出，瓦斯抽采只限于抽采達(dá)標(biāo)甚至未達(dá)標(biāo)違法生產(chǎn)，由于瓦斯抽采管理差，瓦斯抽出量少，濃度低于30%，利用渠道有限，絕大多數(shù)排入大氣，實際造成極大的資源浪費。

1.3瓦斯排放造成環(huán)境污染

CH4本身就是一種溫室氣體，其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是CO2的20倍。由哥本哈根會議可看出各國逐步將低碳經(jīng)濟作為發(fā)展策略，而中國以前的瓦斯排放顯然不符合低碳要求。通過瓦斯高效抽采技術(shù)的應(yīng)用，大部分瓦斯會被集中起來統(tǒng)一利用，大幅減少風(fēng)排量，減少環(huán)境污染，適應(yīng)當(dāng)前最嚴(yán)格的環(huán)保要求。

2中國煤礦瓦斯高效抽采技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

中國煤礦瓦斯高效抽采技術(shù)主要體現(xiàn)為下列四種情況。2.1低透氣性煤層瓦斯抽采在煤層透氣性較差的高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井，過去由于抽采技術(shù)滯后，直接布孔抽采瓦斯技術(shù)使得瓦斯抽采工程量過大，瓦斯抽采需要的時間過長，抽出的瓦斯量與煤層瓦斯含量比值過小，抽放效果差還嚴(yán)重制約了煤礦安全生產(chǎn)[2]。之后，中國試驗研究了多種增透技術(shù)如水力割縫技術(shù)﹑水力壓裂增透技術(shù)﹑深孔預(yù)裂控制爆破技術(shù)﹑網(wǎng)格式穿層鉆孔技術(shù)等。通過這些新技術(shù)來提高煤層透氣性，降低了煤層突出危險性。2.2高透氣性煤層瓦斯抽采瓦斯抽采在中國撫順高透氣性特厚煤層中首次使用就取得很好效果。這與抽采煤層本身性質(zhì)有至關(guān)重要的關(guān)系，由于煤層的高透氣性，抽采鉆孔有效半徑明顯增加，抽采達(dá)標(biāo)所需抽采時間明顯減少，抽采后煤層殘余瓦斯含量和采掘過程中涌入作業(yè)空間的瓦斯量明顯較少，作業(yè)環(huán)境得到了明顯改善，煤炭生產(chǎn)安全系數(shù)明顯加大。2.3鄰近層卸壓瓦斯抽采鄰近層卸壓瓦斯抽采在山西陽泉首次使用。從相鄰煤層向主采煤層施工大直徑抽采鉆孔，鉆孔終孔直達(dá)采掘工作面采動影響范圍，受采動影響，在采掘面附近形成大量裂隙通道，為瓦斯從煤層中順抽采壓差進(jìn)入抽采鉆孔、抽放管路提供了便利。鄰近層卸壓瓦斯抽采的優(yōu)點是抽采鉆孔利用率高，工作面抽采率高，可有效解決回采工作面上隅角瓦斯問題。此后，鄰近層卸壓瓦斯抽采技術(shù)在擁有鄰近層抽采條件的礦區(qū)被推廣應(yīng)用[3]。

3礦井瓦斯高效抽采技術(shù)的管理

3.1系統(tǒng)控制管理方面

煤礦應(yīng)根據(jù)國家瓦斯抽采利用相關(guān)政策規(guī)定做好瓦斯抽采規(guī)劃、抽采設(shè)計，制定抽采計劃、瓦斯抽采利用管理制度、操作規(guī)程。要嚴(yán)格按照設(shè)計組織實施瓦斯抽采工程，認(rèn)真組織對瓦斯抽采相關(guān)技術(shù)報告、安全措施的審核認(rèn)定，和對抽采工程質(zhì)量的驗收評定。定期對井上下抽放設(shè)施如抽放管網(wǎng)、閥門、防水除渣裝置、計量裝置進(jìn)行檢查維護，及時掌握各區(qū)域瓦斯抽放參數(shù)情況并根據(jù)參數(shù)變化及時作出調(diào)整。將瓦斯抽采系統(tǒng)納入安全監(jiān)控系統(tǒng)管理范疇，在各鉆場、抽采單元、抽放主干支管、抽放泵站設(shè)傳感器，對各地點抽放濃度、流量、壓力等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)抽放系統(tǒng)異常情況進(jìn)行處置[4]。煤礦應(yīng)鼓勵職工在提高瓦斯抽采利用方面的發(fā)明創(chuàng)造，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)定期組織對瓦斯抽采利用實測和監(jiān)控實時數(shù)據(jù)的研究分析，提出進(jìn)一步提高瓦斯抽采利用效果的意見建議，煤炭企業(yè)還應(yīng)加大和專業(yè)科研院校在瓦斯抽放利用方面的合作，不斷補充完善本礦井瓦斯高效抽采利用技術(shù)管理體系，提升瓦斯抽采利用管理水平。

3.2工藝流程管理方面

實施瓦斯抽采工程時，根據(jù)實踐，認(rèn)為應(yīng)著重做好以下工作：a)確保鉆孔孔口壓力達(dá)到預(yù)抽瓦斯鉆孔不低于13kPa、卸壓瓦斯鉆孔不低于5kPa的規(guī)定，這就需在施工鉆孔時嚴(yán)格掌握施鉆傾斜角，使鉆孔涌水能自行及時排出，鉆場支管布置高度不能高出孔口過大，防止接抽管積水人為增加抽放阻力，煤層含水量較大的，應(yīng)在抽放鉆孔接抽處設(shè)置放水器，及時排出孔內(nèi)積水，應(yīng)避免將鉆孔布置在軟分層防止塌孔，煤層堅固性系數(shù)較低的范圍布置抽放鉆孔還應(yīng)安裝鉆孔管防止鉆孔塌孔[5]；b)選用正確的封孔方法，應(yīng)根據(jù)頂幫壓力顯現(xiàn)程度、煤層軟硬程度、地質(zhì)構(gòu)造情況、鉆孔服務(wù)年限和功能選用封孔器封孔、聚氨酯封孔、黃泥封孔、水泥砂漿封孔等；c)充分利用采動影響形成的裂隙進(jìn)行卸壓抽放，采煤工作面上隅角高位鉆孔終孔位置應(yīng)延伸到空區(qū)裂隙帶，兩順槽預(yù)抽鉆孔一般在距離開切眼5m～10m處抽放效果明顯，在相鄰工作面回采后形成的應(yīng)力集中范圍布置鉆孔抽放效果也會顯著增強。

作者：曹東亮 單位：晉城市煤礦安全管理中心