区域瓦斯抽采

区域瓦斯抽采（精选8篇）

区域瓦斯抽采 篇1

我国是世界上煤与瓦斯突出 (简称突出) 灾害最严重的国家, 据2005年统计, 45户重点监控国有煤矿中突出矿井142对、占34.2%, 产量占31.5%。目前全国煤矿开采每年以约10~20 m (最快近50 m) 的速度向深部延伸[1]。随着矿井开采深度的增加, 煤层瓦斯压力增大、瓦斯含量增高, 煤层透气性降低, 高瓦斯煤层逐步转化为突出煤层, 突出灾害日趋严重。自2006年以来, 淮北矿业集团相继有4对矿井升级为突出矿井, 新区开采深度达700 m, 煤层突出危险性指标已达到或接近《防治煤与瓦斯突出细则》规定的临界值, 升级也将成为必然趋势。

长期理论研究和突出危险煤层开采实践证明, 开采保护层和预抽煤层瓦斯是有效防治突出的区域性措施, 该方法可以避免长期与突出危险煤层处于短兵相接状态, 提高了防治突出措施的安全性和可靠性。利用保护层开采技术治理被保护层瓦斯需要具备保护层的开采条件, 在保护层为突出煤层或为开采单一突出煤层时, 则必须采用预抽煤层瓦斯技术消除煤层的突出危险性, 满足安全开采要求。传统的预抽煤层瓦斯技术主要包括3种方式:① 全部采用底板岩巷密集穿层钻孔大面积预抽工作面瓦斯, 待消除工作面煤体的突出危险后, 再进行巷道掘进和回采工作面, 这种方式一般需要2条底板岩巷。② 采用底板岩巷穿层钻孔预抽煤巷掘进区域瓦斯, 保护煤巷安全掘进后, 再从煤巷中施工顺层钻孔抽采工作面煤体瓦斯, 进而保证工作面的安全开采, 这种方式需要1条底板岩巷。③ 采用“四位一体”措施掘进工作面煤巷, 再从煤巷中施工顺层钻孔抽采工作面煤体瓦斯, 这种方式不需要底板岩巷, 但煤层巷道掘进安全性较差。

近年来, 钻孔设备钻进能力的提升和工艺的进步为瓦斯治理开拓了新的思路, 目前突出煤层百米钻孔技术、煤层增透技术有了较大的进步。祁南煤矿在对3煤层瓦斯治理过程中, 经过长期的摸索, 研究出了一种新的煤层瓦斯预抽形式——顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术, 解决了3煤层的瓦斯治理问题。该方法使瓦斯治理工程均在本煤层内进行, 减少了投入, 提高了钻孔利用效率和瓦斯治理效果, 在全国同类地质条件下具有较好的推广价值。

1 顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术

1.1 技术原理

顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术属于预抽煤层瓦斯技术的一种, 该技术由煤层浅部向深部、由低瓦斯区向高瓦斯区, 从上阶段工作面机巷 (本阶段工作面腰巷) 施工下向倾斜顺层长钻孔, 通过长时间的预抽煤层瓦斯, 有效降低了煤层瓦斯含量, 区域性消除本阶段工作面腰巷 (机巷) 及以上区域突出危险性, 保证本阶段工作面煤层巷道的安全快速掘进和高效回采。顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术原理见图1。工作面内布置机、风、腰3条煤巷, 顺层钻孔对腰巷和机巷的保护宽度不小于10 m。该方法的技术特点是不需要施工底板岩巷作瓦斯抽采巷道, 工作面瓦斯抽采钻孔全部为顺层钻孔, 其利用率高。与其他预抽方式相比, 该方法瓦斯抽采工程量小, 且抽采效果好, 可以保证煤巷掘进和工作面回采安全。

由于顺层下向钻孔的施工长度有限, 此方法需要在工作面中部沿走向施工1条瓦斯治理巷道 (腰巷) , 在工作面倾向长或煤层深部顺层下向长钻孔施工困难, 钻孔施工长度较短, 上下两茬顺层钻孔无法覆盖整个工作面的情况下, 可采取以下调整方案:① 适当缩短工作面倾向长度;② 在工作面中部布置2条腰巷, 满足顺层长钻孔的施工要求。

1.2 适用条件

突出煤层一般较松软, 深孔施工难度大, 而顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术首先要解决的是长钻孔施工问题。因此, 对煤层地质条件有一定要求, 并不是所有煤层都适用此法。该方法的实施需要满足以下条件:

1) 煤层较坚硬。

2) 煤层透气性系数较大。

3) 煤层为缓倾斜煤层, 其倾角一般不超过15°, 以利于施工下向顺层钻孔。

4) 地质构造较为简单, 断层少。

2 瓦斯治理工程量对比分析

为了对顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术进行了解, 就目前单一煤层普遍采用底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式, 从瓦斯治理工程量和成本进行对比, 反映其技术优势, 数据统计见表1。设工作面走向长1 250 m, 倾向长140 m, 煤层厚度3.3 m, 平均倾角10°。

顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术需要布置1条煤巷, 底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式需要布置1条底板瓦斯抽放岩巷。底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式成本为1 453.1万元, 顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术成本为615.0万元, 相差838.1万元。从工作面准备时间看, 1台钻机按照每月钻进1 500 m钻孔来计算, 使用2台钻机打钻, 底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式需要施工31个月, 顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术需要施工14个月, 后者比前者少用17个月。顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术可大大缩短工作面准备时间, 节约大量的瓦斯治理投入资金。

3 工程应用

3.1 试验区概况

淮北矿区祁南煤矿32煤层为矿井主采煤层, 位于上石盒子组下部, 煤层厚为0.66~4.54 m, 平均2.38 m, 以中厚煤层为主, 属较稳定煤层。34下采区回采标高-550~-800 m, 煤层瓦斯压力2.05~4.0 MPa, 采区内地质构造简单, 整体为一单斜构造, 局部呈较缓波状起伏。工作面采用综掘综采工艺。

随着埋深的增加, 32煤层瓦斯压力和含量不断增大, 瓦斯压力达2.9 MPa (-665 m) , 在构造带附近煤体结构遭受破坏、瓦斯涌出异常, 局部出现打钻喷孔等现象, 预测指标已超过《防治煤与瓦斯突出细则》规定的临界值, 工作面开采前需进行瓦斯抽采。

3.2 工作面瓦斯治理方案

通过34下2工作面采掘实践证明, 倾斜顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采方法可将高瓦斯突出危险性煤层转变为低瓦斯无突出危险性煤层, 彻底消除煤层的突出危险性, 实现工作面的安全快速掘进和高效回采。

1) 顺层钻孔递进保护区域瓦斯治理技术。利用34下1工作面机巷施工顺层钻孔, 采用SGA-Ⅲ强力钻机, 钻孔间距5 m, 孔径91 mm, 孔深80~90 m, 钻孔终孔控制在34下2腰巷下帮10 m范围, 预抽3~6个月后, 预抽范围内煤层瓦斯含量从10.7 m3/t降至7.8 m3/ t。采用综掘工艺施工腰巷, 其施工期间施工顺层钻孔预抽机巷掘进区域煤层瓦斯。工作面钻孔量为50 km, 达0.05 m/t以上。

为缩短瓦斯治理时间, 可以采用煤层增透强化抽放技术来提高效果, 见图2。深孔预裂爆破技术原理是在工作面前方存在一定卸压煤体 (不小于5 m) 防护下, 在前方引爆几个深孔炮眼形成煤体松动爆破, 其中控制孔 (不装药) 在爆破过程中起到控制爆破方向与补偿爆破裂缝空间作用, 形成卸压槽。爆破后, 炮眼周围煤体的破裂与松动形成卸压圈, 煤层透气性系数大大增加, 通过瓦斯抽放使煤体瓦斯压力下降、瓦斯含量降低, 以消除煤层的突出危险性。

2) 综掘工作面瓦斯治理采用长距离煤巷局部通风、煤层浅孔动压注水技术。

3) 综采工作面瓦斯治理采用高位钻孔、采空区埋管 (吊管) 、上隅角插管、边采边抽、煤层注水等综合抽采技术。

3.3 工作面瓦斯治理效果

该区域性瓦斯治理方法在34下采区得到了较好的应用, 目前已安全高效回采2个区段, 安全掘进煤巷近10 km。实践证明, 此瓦斯治理方法能够满足安全生产的要求。

1) 掘进进度

煤体经过顺层孔预抽后, 瓦斯含量和瓦斯压力降低, 消除了突出危险性, 具备了综掘施工条件。在34下2机巷、34下3腰巷等单进达230~351 m。

2) 突出指标

掘进过程中采用了钻屑解吸指标Δh2 , K1和Smax进行效果检验, 测定结果均小于《防治煤与瓦斯突出细则》规定的临界值。

3) 瓦斯涌出

采煤工作面产量达3 500~5 000 t/d, 回风流瓦斯浓度一般控制在0.3%~0.5%, 上隅角瓦斯浓度一般控制在0.6%~0.8%。

4 结束语

突出矿井应采用顺层长钻孔预抽工作面开采区域煤层瓦斯和下一个工作面开采区域的煤层瓦斯等预抽煤层瓦斯的技术方法, 确保突出煤层掘、采之前抽采达标[2] 。采用顺层钻孔递进保护区域瓦斯治理技术由浅部向深部, 由低瓦斯区域向高瓦斯区域施工顺层钻孔预抽煤层瓦斯, 能够有效地降低煤层瓦斯含量, 区域性消除煤层突出危险性, 能够大幅度地降低瓦斯抽采工程量、缩短瓦斯治理时间, 实现突出煤层巷道综合机械化掘进和安全高效开采, 在国内具有较大的推广价值和应用前景。

摘要：针对单一突出煤层赋存条件, 提出了顺层下向长钻孔递进保护区域瓦斯抽采技术, 即煤层由浅至深、由低瓦斯区向高瓦斯区, 从上区段机巷 (本阶段腰巷) 施工下向倾斜顺层长钻孔, 通过预抽煤层瓦斯, 有效降低煤层瓦斯含量, 区域性消除本阶段工作面突出危险性。实践证明, 该方法能大幅度减少工程量, 缩短瓦斯治理时间, 确保突出煤层的安全高效开采。

关键词：顺层长钻孔,递进保护,区域瓦斯抽采

参考文献

[1]付建华.中国煤矿煤与瓦斯突出现状及防治对策[C].淮南:2007中国 (淮南) 煤矿瓦斯治理技术国际会议论文集, 2007.

[2]关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作的指导意见[Z].北京:国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局, 2007.

区域瓦斯抽采 篇2

为防止150万吨改扩建井煤与瓦斯突出的发生及揭煤工作的顺利开展，现将自9月26至10月25日这一个月期间，一九三〇煤矿对此做出的一系列相关瓦斯抽放工作总结如下：

1、本月完成钻孔数量125个，抽放进尺3244.58m。计划瓦斯抽放混合量27.42万方，实际完成瓦斯抽放混合量75.90万方，计划瓦斯抽放纯流量0.82万方，实际完成瓦斯抽放纯流量1.39万方。瓦斯抽采率35.4%，抽采效果达标。但结合瓦斯抽采实际情况任存在以下主要问题需要解决：

1.1、150万吨改扩建井由于地质条件所限，涌水量过大，特别在所抽采的5号煤层、2号煤层中含水量大，抽放孔内积水多，这样从而导致抽放效果不理想。

1.2、因主、风斜井为独头巷道，预抽煤层瓦斯随风流涌向工作面和整条巷道，容易造成工作面瓦斯超限。因此，需要加大掘井工作面风量或调整产量。

1.3、针对软煤层抽采钻孔施工工艺还有待于进一步改进。

2、副斜井完成通风系统的改造，敷设两趟Ф800mm的风筒，合计：836*2米。

3、副斜井完成供电系统的改造，保证副斜井能够正常进行瓦斯抽采。

一九三〇煤矿

高瓦斯煤层瓦斯抽采的研究 篇3

在以往的煤矿开采中, 大多将煤矿瓦斯进行抽放处理, 这样会造成环境污染, 随着科学技术的进步, 瓦斯抽采技术应运而生, 随着煤炭矿井开采深度的加大, 矿井瓦斯浓度也在增加, 为此, 需对高瓦斯煤层采取行之有效的方式来进行瓦斯抽采处理。国内外在进行高瓦斯煤层瓦斯抽采时一般通过采用煤层瓦斯预抽、保护层开采、采空区埋管、高位钻孔、地面压裂钻孔等方法来增加瓦斯抽采率, 由于不同的抽采方法都具有一定的局限性, 在对高瓦斯煤层瓦斯抽采中仅使用单一方法效果会很有限, 需根据实际工作情况, 采取综合的瓦斯抽采方法。

1 开采层瓦斯抽采技术分析

1.1 深孔控制预裂爆破

在实施深孔控制预裂爆破技术前, 需对煤体应力分布进行合理调整, 留有一定长度的卸压带, 这样可很好地避免煤层突出的形成, 可更好地发挥炸药的爆炸能量, 形成多种新裂隙, 从一定意义上可消除煤层突出危险性的作用。不过这种技术的要求也比较高, 一般在爆破开始时会很快摧毁煤体的抵抗能力, 形成破裂带及裂纹, 这样可为接下来的破坏煤体做好基础, 如果两爆孔距离比较近, 爆孔间裂纹得到较为充分的发育, 就会加快煤体破坏速度;反之, 如果两爆孔之间距离比较远, 那么爆孔间裂纹就会表现出独立发育的特征。通常, 两爆孔在5 cm~6 cm间距时, 就可形成足够多的裂纹, 为瓦斯的顺利运移提供通道。此外, 两爆孔间的裂纹可提高煤体透气性, 有利于瓦斯抽采, 因此, 运用深孔控制预裂爆破技术可形成相互沟通的裂纹, 有助于解决煤层瓦斯抽采问题。

1.2 水力割缝

水力割缝技术一般应用于透气性系数低、瓦斯含量大的煤层。具体步骤为:在定向水平钻机的帮助下对煤层中实施水平钻孔处理, 完毕后, 通过高压水射流对钻孔两侧方向的煤层实施合理切割处理, 以便能在煤层中形成1条扁平缝槽, 通过这条缝槽可使煤层应力得到释放。同时, 在切割时, 受地应力影响, 煤层很容易出现不均匀沉降现象, 也可形成很多裂隙, 从而起到改善煤层渗透性的作用。同时也为瓦斯的解析及流动提供了一条比较方便的通道, 可大幅度提升煤层透气性。

1.3 顺层密集长钻孔

顺层密集长钻孔技术可减少煤层瓦斯含量, 有效地应对工作面消突的问题, 一般在区域性抽采和综采面中有所应用, 钻孔深控制在不低于80 m以下, 孔间距维持在3 m~5 m之间, 在布孔时一般采用交叉钻孔或斜向孔的方式, 这样可增强抽采质量。采用斜向布孔时, 可边采边抽, 采用交叉式布孔时, 可在不对任何工程量带来影响的情况下增强本煤层瓦斯抽采效果, 有效防止钻孔坍塌或堵孔等不良因素对抽采效果带来的负面影响。

1.4 旋转水射流扩孔

利用旋转水射流扩孔技术进行施工的过程中, 设备在沿着螺旋线做轨迹运动的同时, 还可向周围环境介质中扩散。这种技术的主要优势在于射程短、扩散角大, 且具有很强的卷吸和掺混能力。旋转水射流扩孔技术通常是通过扩大钻孔直径来增大钻孔煤层暴露面积, 提高卸压范围的目的, 可增加钻孔的抽排瓦斯量, 使得钻孔作业取得良好抽排效果。以下是工作流程:a) 根据工作需要钻好钻孔, 注意在退出后, 应把扩孔射流器及过滤装置等设备的高压扩孔钻杆以适当速度送入孔内, 同时还需借助手动推进泵的作用来对送达孔内的深度做出一个合理范围的调整;b) 借助手动推进泵尾部的帮助将阀门和高压水管之间进行有效连接, 通过高压水泵供给水源, 同时借助调压阀门的作用使之被传送到螺旋叶轮的喷嘴。这一过程中, 喷嘴喷出的流体实际上本身带有三维速度的特征, 因而能在高压水作用下完成对其周围孔壁的旋转切割;c) 等扩孔已达到某一个程度时, 根据设计要求如果不能满足需要, 也可采用增加或减去一定数量钻杆的方式来继续进行扩孔。工作人员应根据扩孔段长度设计需求来对手动推进泵作出合理调节, 确认能达到实际要求后, 才可算做完成一个钻孔的扩孔[1,2]。

2 邻近层瓦斯抽采技术分析

邻近层瓦斯抽采技术又称卸压层瓦斯抽采技术, 即在煤层群条件下, 在开采层的采动因素作用下, 它的上部或下部邻近层煤层就会出现一种卸压现象, 从而产生不同程度的膨胀变形, 这种情况下煤层透气性就会得到大大提升。邻近层瓦斯抽采的基本原理是利用煤层开采以后, 在上部空间产生冒落带、裂隙带和弯曲下沉带形成上部卸压区, 在卸压区内的煤层会产生一定变形使煤层的透气性大幅度提高, 同时开采层以下也会产生一些膨胀变形, 释放的瓦斯可在层间裂隙流动, 这样在卸压区内布置钻孔或抽放巷就可取得良好的抽放效果。同时煤层和岩层间还会出现一定的空隙和裂缝, 它们不仅能用于储存卸压瓦斯, 也可充当良好的瓦斯流动通道, 为有效避免邻近层瓦斯向开采层的工作面方向涌出, 相关工程人员还可根据抽采方式对这部分瓦斯进行再次处理。

3 采空区瓦斯抽采技术分析

采空区瓦斯抽采分为全封闭式和半封闭式, 对于老采空区瓦斯抽放, 必须严格保证采空区密闭的质量, 还要随时监测采空区内温度气体动态, 如有发火征兆应暂停或停止抽放。由于瓦斯量多, 所以可确保高量瓦斯抽采的完成, 对于邻近层及岩层逸出的瓦斯量则可通过采空区来开展大量瓦斯抽采。通常情况下, 采空区瓦斯抽采技术是以埋管方式完成。在没有发生内部漏风的条件下, 采空区瓦斯含量一般会非常高, 尤其是采空区上部含量最高, 上部流线分布是整个区域中最密集的地方, 能预见在采空区上部瓦斯会发生富集, 因此, 实际瓦斯抽排处理工作也是针对该区域而进行的。现阶段大量研究和时间已证明, 在流场数值模拟的指导下, 通过使用各方位有效立体抽排, 可大幅度提高瓦斯抽排效率。

4 围岩瓦斯抽采

集聚瓦斯的围岩主要分为两类:a) 裂隙非常发达的围岩, 里面可能有较多瓦斯, 采掘巷道进入该区域后可能有大量瓦斯涌出;b) 石灰岩地层中可能有溶洞存在瓦斯。煤矿溶洞瓦斯涌出量最高时达到20m3/min, 这样只能把溶洞密封起来进行抽放。对于围岩内的瓦斯, 主要是通过钻孔进行抽放。

5 结语

矿井内瓦斯的处理是煤矿开采的一项关键任务, 瓦斯抽放是一项综合性系统工程, 尤其是在中国高瓦斯、低透气煤层条件下, 需配合多种方法才能保证抽放效果。低瓦斯矿井随着开挖深度的增加不断变成高瓦斯矿井, 瓦斯处理难度也变得更加复杂。为解决目前高瓦斯煤层瓦斯抽采过程中的问题, 煤炭企业和科研院校要加大瓦斯抽采理论和相关技术的完善, 提高煤层透气性技术的研究, 提高煤矿抽采作业安全, 加强高瓦斯煤层瓦斯抽采技术的研究, 选择合适的瓦斯抽采方法, 形成一整套完善的抽采技术体系并推广应用, 从而保证工程的安全顺利开展, 更好地进行瓦斯治理工作, 实现中国煤矿的安全、高效、绿色开采。

摘要：随着中国社会经济的快速发展、煤炭矿井的不断挖掘及煤炭产量的日益提高, 很多煤炭矿井逐渐变成了高瓦斯矿井, 在对高瓦斯煤层进行抽采时, 需预防瓦斯中毒和爆炸的危险, 加强瓦斯抽采的治理工作。就高瓦斯煤层瓦斯抽采的相关技术应用进行简要分析探讨, 从而给相关工作人员提供借鉴。

关键词：高瓦斯煤层,瓦斯抽采,技术

参考文献

[1]张永, 徐坤, 李元章, 等.高位钻孔抽放瓦斯技术[J].煤矿安全, 2012, 33 (3) :30-31.

瓦斯抽采的必要性及抽采方法 篇4

1 煤矿瓦斯抽采的定义、必要性

1.1 煤矿瓦斯抽采的定义

煤矿瓦斯的是蕴含在煤层中的主要以甲烷气体为主的在煤矿井下开采中从煤层或者周围岩壁中涌进矿井巷道中的天然气体, 也可以称作瓦斯, 属于现代化产业的新能源, 因其产量问题还未全面取代就得能源, 被广泛使用, 但是社会发展的趋势。在煤矿开采活动中, 必须要先进行煤矿瓦斯的抽采, 煤矿瓦斯的抽采是指通过专门的设备和抽采管道将煤矿瓦斯从井下排出, 这样井下的煤矿瓦斯浓度不会过高, 不容易出现爆炸和煤与瓦斯突出等危险事故, 增加开采工作的难度并威胁到开采工人的生命安全。

1.2 煤矿瓦斯的特点

煤矿瓦斯的体积浓度大于等于30%的, 属于高浓度瓦斯, 低于30%的我们称之为低浓度瓦斯, 低浓度的瓦斯可以直接适用于日常生产生活中的许多环节, 对于高浓度的瓦斯以目前的技术一般无法直接使用, 只能通过贮存液压等方式保存。

煤矿瓦斯的分布也存在这不同, 有的煤层之中瓦斯的浓度含量会比较高, 有的煤层之中浓度含量低, 防突工作中需要根据瓦斯浓度和压强的大小, 确定具体打孔的方位, 孔深以及孔径等因素。

1.3 煤矿瓦斯抽采的必要性

对于井下开采来说, 煤矿瓦斯抽采是必须的流程, 是开采工作正常实施的保证, 是井下作业环境安全的可靠保障, 开采工作必须坚持先排后采的原则, 只有完成了煤矿瓦斯的抽采工作, 煤矿开采工作才能紧接着进行, 根据煤层中瓦斯的分布, 必须坚持先排后采, 边排边采的原则, 才能保证煤矿开采工作的持续安全进行。

煤矿瓦斯产生于煤层很岩壁之中, 属于可再生资源, 是人类发现的新型能源, 既环保节能又可再生, 但是因为工艺难度, 开采难度以及应用难题等因素导致煤炭瓦斯还没有在日常生产生活中全面使用并取代传统能源, 但这是未来社会的发展趋势, 是经济发展的必然需求, 所以对煤矿瓦斯进行抽采, 实现新能源的全面使用是祖国向前迈向一步的强大动力支持。

2 煤矿瓦斯抽采遇到的问题

2.1 复杂的地势

中国是个煤矿运含量大的国家, 但是煤矿的分布主要分布地形复杂多变, 给开采工作带来了很大的不便, 就算是国外的新技术引进也无法适用于中国的复杂地势, 面对复杂地势, 人们不能很快了解地势内部煤层构造, 也不能根据煤层构造推断出煤矿瓦斯的分布与含量, 无法迅速掌握地势构造, 就不能安全安心的开采并进行瓦斯的抽采。

2.2 抽采技术的局限性

根据目前的开采水平, 不能够很好的控制煤层之间煤矿瓦斯的抽采和风排, 现有的开采技术和开采经验都具有局限性, 在开采的同时或多或少都存在这一些弊端, 还没有找到整体完善又能过有效解决煤矿瓦斯问题的方法。

2.3 煤层透气性差

煤矿开采主要采取井下开采的形式, 煤层的透气性很差, 就算进行了煤矿瓦斯的抽采, 安全隐患还是实施存在, 威胁着操作人员的安全, 也加大了井下作业的难度。井下开采时, 一般先进行煤矿瓦斯抽采, 但是煤炭瓦斯是分层存在的, 进行完抽采后, 新的煤矿瓦斯可能重新进入井下, 每层透气性差的原因, 高浓度的煤矿瓦斯可能导致井下作业人员昏厥, 甚至导致爆炸, 无法正常进行开采工作。

2.4 井下开采危险系数高

井下开采危险系数高, 不仅仅因为每层透气性差, 也因为开采工作往往要持续很多年, 很多公共设施出现的小问题甚至于开采工人的开采用具的磨损等, 没有及时更换也会造成安全隐患, 井下作业不止工作环境差, 而且工作强度也大, 对工人的体魄和精神上都是很严峻的考验, 有些矿井甚至会出现煤与瓦斯突出的现象, 造成人员伤亡, 总之井下作业时时面临着危机的发生。

2.5 环境污染问题的出现

一般的井下开采活动都会持续进行很多年, 日积月累的煤层开采将会给当地环境带来污染, 空气中会充满粉尘, 煤灰, 空气透明度指标下降, 温度上升, 同时排放出来的煤矿瓦斯也会污染空气, 煤矿开采会导致地质结构的变化, 从而从根本上影响一地的自然构成, 包括地质、植被、天气等, 可能会打破一地的生态平衡。

2.6 还未实现煤与瓦斯共采

现在的开采活动主要是进行煤矿开采的之前先根据煤层以及煤矿瓦斯的分布现状, 进行抽放和风排相结合的抽采方法对煤矿瓦斯进行抽采, 对每层进行风排的通风处理, 然后在进行煤矿的开采, 这样大大的加大了工作量, 以及工作难度, 而且对煤矿瓦斯的抽采也会造成大量的浪费和环境污染。

3 煤矿瓦斯的抽采方法

3.1 考察和研究地形

在一个煤矿基地的开采活动进行之前, 必须先由专业团队进行考察和研究, 对于煤层的分布, 煤矿瓦斯的含量进行检测, 对可能出现的问题进行物理推演, 尽量做足开采前的准备和研究工作, 并应当在煤矿开采过程中组织有经验的专家团队, 跟踪开采, 时时对井下地质构造的细微变化以及现状进行记录和更新, 只有了解地质特点, 才能更好更安全的开采。

3.2 多种方法相结合

因为地质的复杂程度, 导致煤层中瓦斯的含量比例不等, 在煤矿开采之前必须要进行瓦斯的抽采, 但是井下的突发状况很多, 因此要进行都种方法相结合的方式来确保井下的安全, 现在瓦斯抽采一般采用抽放与风排相结合的抽采方法, 同时在井下的煤层防突工作中采用瓦斯压力测定并打孔注浆的方法, 帮助煤层揭煤是进行瓦斯卸压, 边采边排的方式, 多种抽采方式相结合, 整体降低风险系数, 也改善了井下工作环境。

3.3 改善开采环境

由于煤矿开采作业进行中, 井下的透气性很差, 井下工人在开采时工作环境很差, 长期工作对身体危害很大, 为了改善井下作业环境, 现在最新采用了抽放与风排相结合的抽采方法, 在年开采的同时对境内进行通风, 保持井下环境的透气性。

3.4 煤矿安全监控系统通用技术要求

煤矿开采必中最不希望出现的问题就是安全事故, 造成的人员伤亡问题, 为了实时防护, 应当建立安全监控系统, 要有专门的检测设备对井下的煤矿瓦斯抽排管道进行浓度、温度、流量、压力等参数监控, 要有专人定时核实和更新监测数据, 设置感应系统防止瓦斯泄漏, 并建立安全逃生通道, 开采人员需时刻保持清醒, 一旦出现什么危险情况, 要迅速有序的从安全通道撤离, 安全意识很重要, 安全开采人人有责。

3.5 环境监测管理办法

对于瓦斯抽排需制定严格的环境标准, 对于瓦斯气体的排放应当采用具体解决措施, 减少有害气体对环境的污染, 杜宇排放的能够直接使用的低浓度瓦斯应当建立储气罐保存, 可供当地化工、发电、民用等, 对于当前无法直接使用的高浓度瓦斯可以采用液压贮存的方式, 以供于异地使用, 对于目前无法使用的超高浓度瓦斯气体不应放任自流, 应当进行焚烧或者其他办法, 避免其排放于空气中。

3.6 新技术的研发

煤矿瓦斯作为现代社会的新能源, 在煤矿开采时确实安全隐患和工作难度的制造者, 怎样能够做到边还为宝, 减少瓦斯排放, 增加使用率成为新的目标, 新的追求, 应当开发新技术, 实现煤与瓦斯共采的新型开采形式, 新能源的应用既能减少环境污染, 增加开采效益, 也能节约能源浪费, 为新能源的使用尽一份力, 也节约了不可再生的传统能源的使用量。

4 结论

总的来说, 煤矿开采业务操作中, 最基础的是解决煤矿瓦斯抽采问题, 面临的是地势以及开采环境带来的难度, 最重要的是人员安全问题, 目标是实现煤与瓦斯共采的新的开采方式, 要防护的是环境污染问题, 面对重重困难和考验, 我们的任务是开发新技术, 研究出可以实现煤与瓦斯共采的新技术, 并开发新能源的利用率, 解决环境污染问题, 同时健全开采的安全设施建立, 新型的文明开采意识。

摘要：中国是个煤矿蕴藏量大国, 同时也是个煤矿需求量大国, 煤矿作为中国工业生产以及生活生产的主要原材料, 对中国经济起着举足轻重的作用, 但是经过多年的开采和生产, 煤矿的蕴藏量在减少, 煤矿瓦斯主要指蕴含在煤矿层中的甲烷气体的含量, 是新能源的代表, 中国煤层中大量含有这种新型的能源, 但是因为地势的复杂, 通风系数以及安全系数的威胁, 开采难度很大, 因此怎样在煤矿开采时做到煤矿瓦斯的抽采成了我们研究的主要问题, 本文就煤矿瓦斯抽采的必要性及方法进行论述。

关键词：煤矿瓦斯抽采,必要性,抽采方法

参考文献

[1]黄承根, 胡福龙, 章亚斌, 何清海.复杂地质条件下瓦斯治理技术的探索[J].矿业安全与环保, 2007.

[2]练友红, 邓涛, 董钢锋.复杂地质条件近水平煤层石门揭煤瓦斯防治技术研究[J].矿业安全与环保, 2009.

[3]王浩, 蒋承林, 张建军.煤层瓦斯压力测定中的钻孔注浆新技术研究[J].中国安全科学学报, 2011.

[4]龚昌泽, 王家春.复杂地质条件下高瓦斯综采工作面瓦斯治理措施的研究[J].矿业安全与环保, 2000.

区域瓦斯抽采 篇5

目前我国瓦斯治理的基本理念是贯彻“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理工作方针, 实施“可保尽保、应抽尽抽”瓦斯综合治理战略[1]。合理设计抽采钻孔的布孔方式对提高煤层瓦斯抽采率及科学制定瓦斯防治技术措施等工作都具有重要的意义。文章采用数值模拟和现场测试相结合的方法, 确定了常村煤矿3#煤层抽采半径的大小, 为矿井合理布置抽采钻孔提供了理论依据。

1 钻孔抽采半径的定义及界定指标

1.1 抽采半径的定义

钻孔抽采半径按抽采影响程度可分为抽采影响半径和有效抽采半径, 如图1所示。抽采影响半径, 是指在规定的时间内煤层原始瓦斯压力开始下降的测试点到抽采钻孔中心的距离;有效抽采半径, 是指在规定时间内以抽采钻孔为中心, 该半径范围内的瓦斯压力或含量降到安全容许值的范围。钻孔的有效抽采半径与煤层瓦斯压力、透气性系数、煤层吸附性能以及抽采孔径、抽采负压、抽采时间等因素有关[2]。

R.钻孔抽采影响半径;r.钻孔有效抽采半径;r0.钻孔半径

1.2 抽采半径界定指标

钻孔抽采半径一般采用直接测定法和间接计算法。直接测定法主要是采取钻孔测试法, 间接计算法主要采取计算机模拟的方法。在钻孔抽采半径的确定上, 国内外所采用的界定指标主要有:瓦斯压力、瓦斯含量、钻屑瓦斯解吸指标等。

(1) 钻孔抽采影响半径的界定。钻孔抽采煤层瓦斯过程中, 在抽采钻孔周围布设测量孔, 当测量孔位置处的瓦斯含量降低至原始瓦斯含量的90%以下时, 即表明该测量孔处于抽采钻孔的影响范围内[3]。根据瓦斯压力与含量的换算关系可得:当某一位置瓦斯含量减小10%时, 该处的瓦斯压力会下降19%左右。因此, 抽采影响半径可以通过下述方法确定:当测压钻孔中瓦斯压力稳定后, 开始进行瓦斯抽采, 记录各观测孔瓦斯压力的变化情况, 压力表读数下降19%以上的钻孔即处于抽采影响范围内, 距抽采孔最远的观测钻孔到抽采孔的距离视为抽采影响半径。

(2) 钻孔有效抽采半径。根据我国现行规定, 煤层预抽率需达到30%以上, 即残余含量为原始含量的70%, 换算可得, 残余瓦斯压力应为原始压力的49%, 煤层瓦斯压力应下降51%以上[3,4]。所以有效抽采半径可以通过下述方法确定:在测压孔压力稳定后, 开始抽采瓦斯, 观察各测压表读数变化情况, 压力表读数下降51%以上的钻孔均为有效抽采半径内钻孔, 与抽采钻孔距离最远的钻孔到抽采孔的间距即为有效抽采半径的大小。

2 抽采半径的数值模拟分析

2.1 数值模型及材料物理力学参数

数值模型以常村矿试验区3#煤层煤系地层为基础, 模型尺寸和层位关系按现场实际地质条件确定。建模后划分网格单元26 400个, 节点28 245个。X轴水平向右, Y轴正方向为煤层走向, Z轴正方向垂直向上, 模型尺寸20 m×30 m×16 m。钻孔φ94 mm。所建数值模型如图2所示。

常村矿试验区3#煤层厚5.7~7.3 m, 平均厚6.13 m, 含夹矸1层, 平均厚0.15 m, 直接顶为细砂岩, 平均厚2.8 m;老顶为粉砂岩, 平均厚3.63 m;直接底为粉砂岩, 平均厚1.7 m;老底为细砂岩, 平均厚3.2 m。岩层物理力学参数如表1所示。

模型本构关系采用莫尔-库仑模型, 应力边界条件分别为:竖直方向施加覆岩自重应力;水平方向应力取0.8倍自重应力。位移边界条件分别为:模型顶面为自由边界, 底面完全约束, 四周为水平单约束。模型中瓦斯渗流是以达西定律为基础进行建模的。本文主要模拟钻孔抽采条件下孔周围煤体内瓦斯压力的变化和分布情况。

2.2 数值模拟结果分析

钻孔抽采条件下钻孔周围煤体内应力、位移和瓦斯压力的分布情况如图3~5所示。

由图3可以看出:在煤层抽采钻孔周围, 沿水平方向距孔壁4 cm左右的煤体内出现最大垂直应力, 沿垂直方向距孔壁2 cm左右的煤体内出现最大水平应力。

由图4可以看出:沿垂直方向距孔壁7 cm左右的煤体内出现最大垂直位移0.229 mm, 沿水平方向距孔壁7 cm左右的煤体内出现最大水平位移0.2 mm。

由图5可得:在煤层抽采钻孔周围, 由于抽采负压的作用, 煤体内部与抽采孔壁间存在着压力梯度差, 孔壁周围煤体中的瓦斯向钻孔流动, 进而导致煤层瓦斯压力逐渐降低;在距抽采钻孔中心1.2~1.5 m之间, 瓦斯压力开始明显下降;在距抽采钻孔中心约1.0 m处, 瓦斯压力由原始的0.6 MPa下降至0.3 MPa以下, 下降了50%以上。

数值模拟结果显示, 常村煤矿3#煤层的合理抽采钻孔间距应位于2.0~3.0 m之间。

3 抽采半径现场测试

由于受煤层地质条件和周围开采扰动影响, 煤层瓦斯参数测值波动很大, 以绝对量大小表示的瓦斯压力指标法和瓦斯含量指标法在现场很难应用。但是当抽采钻孔作业时, 周边的测压孔压力值会比其原始测值有相应降低。因此, 选用压降指标法进行现场测定。现场施工情况如图6所示。

1#抽采孔孔径94 mm, 孔深30 m, 与1#和2#测压孔平行, 分别距1#测压孔1.2 m、离2#测压孔1.5 m。将1#抽采孔接入抽采系统后, 抽采负压8~9 k Pa。1#和2#测压孔瓦斯压力变化曲线如图7、8所示。

由图7、8可以看出:在1#抽采孔抽采负压8~9 k Pa、抽采时间为30 d的条件下, 1#测压孔的瓦斯压力由原来0.60 MPa下将到0.45 MPa, 下降了25%;而2#测压孔的瓦斯压力由原来0.50 MPa下降到0.45 MPa, 仅下降了10%。1#测压孔瓦斯压力下降了25%, 说明有效抽采半径<1.2 m。而2#测压孔瓦斯压力下降了10%, 说明抽采影响半径在1.2~1.5 m之间。

为了更加准确地考察有效抽采半径的大小, 在将1#抽采孔关闭之后, 又在1#测压孔左侧与之相距1.0 m的位置重新施工了2#抽采孔, 在2#测压孔右侧与之相距2.0 m的位置重新施工了3#抽采孔, 如图6所示。2#、3#抽采孔的施工参数与1#抽采孔相同。将2#抽采孔接入抽采系统后, 在相

同的抽采负压下, 经过10 d的抽采, 1#测压孔瓦斯压力又由之前0.45 MPa下降为0.05 MPa, 下降了88.9%, 瓦斯压力变化曲线如图9所示。2#测压孔瓦斯压力基本无变化。

由图9可以看出, 在2#抽采孔抽采负压8~9 k Pa、抽采时间10 d的条件下, 1#测压孔瓦斯压力下降了88.9%, 说明有效抽采半径>1.0 m。将3#抽采孔接入抽采系统后, 在相同的抽采负压下, 经过10 d的抽采, 2#测压孔瓦斯压力基本无变化, 说明抽放影响半径<2.0 m。

综上分析可知:在抽采孔孔径94 mm、抽采负压8~9 k Pa、抽采时间30 d左右的条件下, 钻孔抽采影响半径在1.2~1.5 m之间, 有效抽采半径在1.0~1.2 m之间。因此, 合理的钻孔间距应在2.0~3.0 m之间, 此结果与数值模拟结果基本一致。

4 结论

(1) 常村煤矿抽采钻孔周围最大垂直应力位于距孔壁4 cm左右处, 最大水平应力位于距孔壁2 cm左右处, 在距抽采钻孔中心1.2~1.5 m之间, 在抽采30 d的条件下, 常村煤矿3#煤层合理的抽采钻孔间距应在2.0~3.0 m之间。

(2) 经现场测试验证, 采用FLAC3D数值模拟软件对抽采半径大小进行模拟分析是可靠的, 数值模拟结果可以为现场考察钻孔合理间距的确定提供参考。采用数值模拟和现场测试相结合的方法能够方便、快速地确定抽采钻孔的合理间距, 可以大大节省抽采半径的测定时间。

参考文献

[1]陈金玉, 马丕梁, 孔一凡, 等.SF6气体示踪法测定钻孔瓦斯抽采有效半径[J].煤矿安全, 2008 (9) :23-25.

[2]卢平, 李平, 周德永.石门揭煤防突抽放瓦斯钻孔合理布置参数的研究[J].煤炭学报.2002, 27 (3) :244-248.

[3]刘三钧, 马耕, 卢杰, 等.基于瓦斯含量的相对压力测定有效半径技术[J].煤炭学报, 2011, 36 (10) :1715-1719.

井下瓦斯抽采技术发展 篇6

一直以来, 煤矿采矿安全都是相关企业重要工作之一。而煤矿中尤其是瓦斯危险性较大, 直接影响着采矿的正常运行, 甚至危及到人们的生命安全。因此, 煤矿瓦斯抽采技术至关重要。在这种形势下, 探究煤矿瓦斯抽采技术的发展具有实际意义。

1 煤矿瓦斯抽采的目的

要探究煤矿瓦斯抽采技术的发展, 必须要明确瓦斯抽采的真正目的, 只有在有意义的目的下探究其发展才具有价值。

对于我国的煤矿来说瓦斯事故大体分为煤和瓦斯突出、瓦斯爆炸及瓦斯窒息和燃烧;其中瓦斯燃烧、爆炸及窒息主要根源在于瓦斯积聚到了一定体积分数, 比如瓦斯的体积分数为5%~15%之时, 就可能发生瓦斯燃烧事故;如果瓦斯积聚导致氧气体积缩减到12%之时, 就会让人呼吸较为短促, 甚至造成死亡。煤矿大量排放瓦斯不但浪费能源资源还会严重污染环境, 同时瓦斯主要成分是甲烷, 属于强烈的温室效应气体。因此瓦斯抽采主要有以下几个目的:1) 预防瓦斯超限、降低瓦斯涌出及减小瓦斯的积聚, 为煤矿的通风制造有利条件;2) 提升煤矿媒体强度、减小煤矿煤层存储瓦斯的能量, 进而防止瓦斯突出;3) 利用与利用洁净高效的能源;4) 减小煤矿污染环境。

依据煤矿的安全规程所规定, 要在煤矿的地面撒谎能够建立出永久性抽采瓦斯系统或者井下瓦斯临时抽采。

2 煤矿瓦斯抽采技术的发展

煤矿瓦斯抽采技术发展至关重要, 关系着煤矿采矿中的安全, 因此探究抽采技术发展具有真正的价值。总体来看, 煤矿瓦斯抽采技术发展有如下几个方面。

2.1 瓦斯抽采的理念发展

瓦斯抽采的理念发展经历了一个漫长过程, 主要经历了局部的防突为主, 先抽后采, 抽采达到标准与区域防突措施几个阶段:

1) 局部防突措施。在20世纪70年代, 煤矿治理瓦斯重点就是弄清煤和瓦斯的突出规律, 吸收国外煤矿先进瓦斯抽采技术与经验, 结合适合中国实况的瓦斯突出防治方法与预测方法。在这个基础之上, 到了20世纪年代末煤矿瓦斯抽采步入局部防突措施阶段, 主要抽采任务就是落实四位一体的综合防突措施, 重点是对瓦斯的危险性预测指标与预测方法, 还深化研究了防治工程的方法;2) 先抽后采。在2002年8月, 有关专家提出了先抽后采、监测监控、以风定产的工作方针, 构建出防范瓦斯的长效机制;而先抽后采且是在防范瓦斯基础上, 从源头之上治理瓦斯灾害, 主要体现出了瓦斯抽采中以预防为主及关口前移要求, 总结了煤矿瓦斯抽采的实践经验, 这个阶段主要是局部治理及区域性治理。在这个阶段治理瓦斯较好的煤矿集团较多, 比如淮南矿业集团, 提出了新的瓦斯抽采治理战略, 取得了良好效果;3) 抽采达标。到了2008年7月在想关瓦斯的治理现场会上, 有关领导提出了通风可靠、监控有效、抽采达到及管理到位, 将煤矿瓦斯抽采推向新高潮。为了落实煤矿瓦斯抽采治理精神, 进一步巩固瓦斯抽采攻坚成果, 提升煤矿瓦斯的治理水平, 有效遏制与防范发生重大瓦斯事故, 提高煤矿采矿的安全。国务院下发了相关指导意见, 提出了强化多措并举、可保尽保、应抽尽抽及抽采平衡技术措施, 保证抽采达标。对煤矿瓦斯抽采之后, 就要在工作面上提高瓦斯抽采率, 要求瓦斯的含量及瓦斯的回风流达到要求;4) 区域防突措施。近年来, 煤矿瓦斯事故日趋严重, 尤其是瓦斯的爆炸事故成为了瓦斯事故主要问题。为了有效防范与遏制瓦斯突出事故, 到了2008年煤矿安全监察局全名修订了相关法规, 对以往煤矿瓦斯事故做出了突出防治经验及教训, 提出了瓦斯抽采以防治为主, 实施区域防突措施为主、局部防突措施为补充之原则, 采用区域综合防突的措施并要符合指标要求, 尽量做到不掘突出头及不采突出面。

2.2 煤矿瓦斯抽采技术的发展

煤矿瓦斯抽采理念发展经历了4个阶段, 自然其抽采技术也经历了相应发展阶段。总体而言, 瓦斯的抽采技术共经历4个发展阶段:

1) 高透气性的煤矿瓦斯抽采。到了50年代之初, 首先就在抚顺的高透气性较厚煤层上使用井下钻孔预抽瓦斯, 取得了全面成功, 有效的解决该煤矿朝着深部发展存在的瓦斯安全隐患, 并且还合理利用抽采的瓦斯, 用来给人们生活做燃料;2) 邻近层的卸压瓦斯抽采。到了50年代的中期, 对煤层群矿井进行采矿时在阳泉矿区第一次使用了穿层钻孔抽采技术, 有效解决煤层群采矿中涌出大量瓦斯的问题。这种方法将抽采率提升到了60%~70%。并且在60年代之后, 这种抽采技术被煤矿采矿瓦斯抽采广泛使用;3) 低透气性的煤矿强化抽采。在一些煤矿中透气性比较差, 如果还是使用通常的抽采方式必然缺乏理想效果, 极难排除瓦斯对采矿的威胁。因此, 各种强化瓦斯抽采方法的实验出现了, 比如水力压裂、煤层注水及交叉布孔等。虽然大多数方法都有效提升了瓦斯抽采效果, 但许多依然在实验阶段并未大范围普及;4) 综合抽采。对于综合瓦斯抽采即是将采前的预抽、卸压的邻近层瓦斯抽采以及采后抽采等各个方法综合起来应用, 有效的增强了瓦斯的抽采率及抽采量。伴随着综采、机采及综放采矿技术发展与应用, 改变了巷道布置的方式, 加快了采矿推进的速度, 增大了采矿强度, 同时也增大了瓦斯的涌出量。因此为了解决瓦斯涌出的量大、涌采用出源多问题, 就要采用综合瓦斯抽采技术。

3 结论

煤矿瓦斯抽采关系着煤矿空气的流通, 关系着人们的正常生产及生命安全。因此, 其瓦斯抽采技术非常重要, 必然会朝着促进煤矿采矿安全性的方向发展。也只有这样的发展, 才适合煤矿采矿的需要, 才能够体现出瓦斯抽采技术的真正价值。

摘要：随着经济发展加快了煤矿的开采, 为采矿的安全提出了新要求。在煤矿采矿之中瓦斯的危险性最大, 其抽采技术直接影响着开采。因此研究瓦斯抽采技术一直都是相关人士探究的重要课题, 其发展方向更是决定煤矿采矿的安全。本文就是从煤矿瓦斯抽采技术现状入手, 探讨煤矿瓦斯抽采技术的发展趋势。

关键词：煤矿,瓦斯抽采,技术,发展

参考文献

[1]国家煤矿安全监察局.瓦斯治理经验五十条[M].北京:煤炭工业出版社, 2005.

[2]国务院安委办.关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见[S], 2008.

煤矿井下瓦斯抽采技术 篇7

随着经济的不断发展和社会的不断进步, 我国煤矿产业随之得以迅速发展, 煤矿能源也逐渐占据着我国能源的主要地位, 成为了不可或缺的一部分。但煤矿井下瓦斯爆炸事故常有发生, 社会各界由此提高了对煤矿井下瓦斯抽采技术的重视程度。同时, 也对煤矿井下瓦斯抽采技术提出了更高的要求。所以, 要通过更为有效、创新的方法提高煤矿井下的瓦斯抽采率, 尽可能地降低煤矿井下的瓦斯含量和煤矿井下瓦斯涌出含量, 这对于实现煤矿井下作业稳定安全有着至关重要的作用, 同时也对煤矿安全生产有着积极的促进作用。

1 多分枝地面水平抽采技术

多分枝地面水平抽采技术是一种应用在天然气、石油的抽取技术, 这种技术通过其不断的发展和进步, 更加广泛的应用在多个能源领域, 在能源领域具备着诸多相同点和不同点, 通过不断地总结规律和方法, 将多分枝地面水平抽采技术应用于煤矿井下瓦斯抽采, 并在不断的发展和进步中, 总结经验并大胆创新, 以此创建出多种多分枝水平井的瓦斯抽采技术, 多分枝地面水平抽采技术, 有效地与煤矿井下瓦斯抽采相结合。其中, 多分枝水平井是其应用的主要部分。多分枝水平井包括许多组成部分, 其中包括集束分枝水平井、径向分枝水平井、反向分枝水平井、叠状分枝水平井和羽状分枝水平井这五种组成部分 (如图1所示) 。

多分枝地面水平抽采技术在一定程度上也存在着许多问题。首先, 相当多的煤矿企业在应用多分枝地面水平抽采技术时, 容易出现煤矿顶部边缘地带的损坏。煤矿顶部边缘地带的损坏会影响煤矿的整体结构, 并且由于这种损坏的发生容易引起相应的裂缝, 导致煤矿产生脱落的现象, 进而产生更大的危险, 这便大大增加了煤矿井下的危险性。因此, 多分枝地面水平抽采技术对于煤矿环境的条件限制要求相对较高, 同时也为煤矿井下开采产生了一定的危险性, 从而影响煤矿井下瓦斯抽采的效果;其次, 多分枝地面水平抽采技术需要在一定的接触面积上才可以实现煤矿井下的瓦斯抽取, 这种和煤矿层面的直接接触, 容易破坏相应的煤矿层面, 继而导致煤矿层面的表面破坏程度增大, 不利于保护煤矿井下的整体结构, 由此增大了煤矿井下安全事故的发生率, 但多分枝地面水平抽采技术将不同领域的技术应用于煤矿井下瓦斯抽采中, 能够在很大程度上拓宽煤矿产业的领域宽度, 由此提供了一种更为新颖的方法解决煤矿井下瓦斯抽采问题, 但多分枝面水平抽采技术尚且需要进一步予以完善, 其与多分枝地面垂直抽采技术相比而言, 缺乏保护煤矿整体结构的能力, 所以, 多分枝地面水平抽采技术需要相关人员进行全方位的创新和优化。

2 多分枝地面垂直抽采技术

多分枝地面垂直抽采技术对于煤矿层面的接触面积要求相比而言较少, 能够提高煤矿井下做业的安全性, 但多分枝地面垂直抽采技术需要以一条垂直井作为抽采的核心, 通过多条侧面井的辅助进行更为有效的抽采, 提高煤矿井下瓦斯的抽采量, 不仅需要保证煤矿层面的最小化破坏, 同时也要求卸压瓦斯抽放钻孔可以更准确地达到采动裂隙“O”型圈内, 因此, 垂直井需要其他侧面井位置的确定来确定, 也要根据侧面井的具体位置确定垂直井的位置, 根据侧面井的具体情况确定最为合适的垂直井的方向和角度, 选择侧面井的具体位置, 并且根据要钻孔的稳定性来确定。一般而言, 应当将侧面井的位置置于靠近回风侧的一面, 同时注意将终孔落在“O”形圈内, 以便充分保证垂直井、侧面井的准确与有效性 (如图2) 。

多分枝地面垂直抽采技术具备着诸多优点。首先, 多分枝地面垂直抽采技术能够更大限度的抽采瓦斯。同时, 扩大了煤矿井下瓦斯的抽采范围, 多分枝地面垂直抽采技术可以最大限度地抽采更大范围的瓦斯, 以便减少煤矿井下瓦斯抽取的时间, 从一定程度上提高煤矿井下瓦斯抽采的效率, 提高对煤矿井下瓦斯抽采的抽采量, 同时大幅度提升煤矿井下作业的效率, 并且也为煤矿企业提供了更为高效的抽采方法;其次, 多分枝地面垂直抽采技术更具备相应的完整性。在多分枝地面垂直抽采的过程中, 若其中一条侧面井出现了堵塞的情况并不影响整个煤矿井下瓦斯抽采的进度, 这也就充分保证了多分枝地面垂直抽采技术受到煤矿环境限制的制约更小, 从而减小环境对于多分枝地面垂直抽采的影响, 保证多分枝地面垂直抽采的有效运行;再次, 多分枝地面垂直抽采技术的核心是垂直井, 垂直井对于煤矿井下瓦斯的抽采可以贯穿整个煤矿范围, 因此, 垂直井的抽采更大幅度地提高了煤矿井下瓦斯抽采的效率, 继而减少煤矿企业对煤矿井下瓦斯抽采的相关支出, 降低煤矿井下瓦斯抽采的成本, 从一定程度上提高煤矿企业的经济效益。但是, 多分枝地面垂直抽采技术也存在着一系列的缺点, 多分枝地面垂直抽采技术要求分枝井的开窗口拥有一定的规则性, 同时, 这种分枝井的开窗口要求一次成功, 以此保证完井工具可以更加顺利的通过, 否则会对多分枝地面垂直抽采带来负面的影响, 影响抽采工作的正常运行。

3 斜向钻孔瓦斯抽采技术

斜向钻孔瓦斯抽采技术, 是在工作面的回风侧打顺层斜向钻孔, 并且在工作面开采前进行煤层瓦斯预抽, 然后在开采时进行采动卸压抽采, 这种斜向钻孔瓦斯抽采技术需要一定的技术参数, 其中需要钻孔与巷道的夹角为60°, 同时需要钻孔与水平面的夹角和煤层的倾角相一致, 通常钻孔孔深为120 m, 孔径为94 mm, 孔距为5 m, 但其具体情况还应不同的施工结构而进行改动, 其中钻口需要采用聚氨酯封孔, 其封孔的深度为5~10m, 封孔端的长度最好为1 m, 采用相应指标的PE管, 同时需要铠装胶管与支管相连接, 然后再连接到主管上, 最后连接到地面的泵房, 根据煤矿的具体环境条件确定钻孔之间的间距, 其斜向钻孔的布置图如图3所示。

斜向钻孔瓦斯抽采技术需要对抽采的管路进行有效的管理, 这要求当抽采钻孔在接近切眼并不断报废的过程中, 要进行相应的卸压抽采, 根据抽采的管路将管路予以卸载, 利用法兰片将端头密封。在回采阶段时, 要提前拆除相应的管理以保证煤矿井下的生产运作, 并且要将靠近切眼的钻孔通过软胶管和抽采管相连接, 在抽采管的末端需要特制2~3 m的短管, 同时在短管上制作相应的变径三通, 在钻孔报废时, 保证短管始终在抽采管路的末端位置, 斜面钻孔抽采技术可以大量抽取煤矿井下的瓦斯, 同时也可以提高煤矿井下瓦斯抽采效率, 斜面钻孔抽采技术可以更有效的抽采本煤层的瓦斯, 从而为煤矿井下作业提供更为安全稳定的作业环境, 斜面钻孔抽采技术的要求更为严格, 并且对钻孔的要求程度较高, 需要进行严格的数据分析, 根据煤矿井下的具体情况, 确保斜面钻口抽采的正常运行。

4 结语

综上所述, 在煤矿作业中, 相关人员要了解煤矿井下瓦斯抽采技术, 通过更为科学有效的方法和技术对煤矿井下的瓦斯含量和涌出含量加以控制, 正确应用煤矿井下瓦斯抽采技术, 促进煤矿产业的安全生产和有序运行, 创新煤矿井下瓦斯抽采技术, 并且可以借鉴国外先进的抽采技术, 不断总结抽采经验, 进行深入的创新和分析, 为煤矿井下工作人员提供安全保障, 提高煤矿井下的工作效率, 从而促进煤矿企业的全方位发展。

摘要：主要分析了煤矿井下瓦斯抽采的相关技术, 重点介绍了多分枝地面水平抽采技术、多分枝地面垂直抽采技术和斜向钻孔瓦斯抽采技术的相关特点, 旨在更准确地掌握煤矿瓦斯的相关规律。通过对其相关技术的具体应用及有效实施, 减少煤矿井下的瓦斯事故, 增加煤矿井下的安全性和稳定性, 促进煤矿事业的持续发展与进步。

关键词：煤矿,井下,瓦斯,抽采技术

参考文献

[1]王小荣.煤矿井下瓦斯抽采技术研究[J].山东煤炭科技, 2014 (2) :64-65.

[2]白明锴.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术[J].河南科技, 2014 (13) :32-33.

大力推进煤矿瓦斯抽采利用 篇8

煤矿瓦斯抽采利用意义重大

煤矿瓦斯又称煤层气, 是赋存在煤层中的烃类气体, 和天然气一样, 主要成分是甲烷。瓦斯对煤矿安全生产是重大威胁, 但加以利用又是优质清洁能源。搞好煤矿瓦斯抽采利用, 就可以化害为利、变废为宝, 意义十分重大。

第一, 搞好煤矿瓦斯抽采利用是煤矿安全生产的治本之策。

瓦斯易燃易爆, 当空气中瓦斯浓度在5%～16%时, 遇到火源就会爆炸, 瞬间形成高温高压冲击波, 并产生大量一氧化碳。煤矿一旦发生瓦斯爆炸或煤与瓦斯突出事故, 就会造成人员大量伤亡。我国煤层赋存条件复杂, 高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井约占1/3, 防治煤矿瓦斯事故始终是安全生产的重中之重。新中国成立以来, 全国共发生23起一次死亡百人以上的煤矿事故, 其中21起是瓦斯事故。近四年来, 煤矿重特大事故死亡人数近70%都是瓦斯事故造成的。搞好煤矿瓦斯抽采利用, 可以实现煤炭在低瓦斯状态下开采, 有效杜绝瓦斯事故发生, 是保障煤矿安全生产的根本措施和关键环节。

第二, 搞好煤矿瓦斯抽采利用是增加能源供给的有效措施。

煤矿瓦斯中甲烷含量大于90%, 1 m3瓦斯发热量大于8×106 kal, 是与天然气相当的优质清洁能源, 可广泛用于发电、工业窑炉、民用、汽车等方面燃料或生产化工产品。煤炭是我国的主体能源, 多年来在一次能源生产量和消费量中一直占70%左右, 而石油天然气资源十分短缺, 需要大量进口。搞好煤矿瓦斯抽采利用, 可以增加优质清洁能源供给, 改善能源供给结构。同时, 可以逐步减少对进口天然气的依赖, 有利于保障国家能源安全。

第三, 搞好煤矿瓦斯抽采利用是减少环境污染的重要举措。

煤矿瓦斯的温室效应是二氧化碳的21倍。据计算, 每利用1亿m3甲烷, 相当于减排150万t二氧化碳。2008年, 我国利用煤矿瓦斯16亿m3, 共减少排放二氧化碳2 400万t, 但煤层中绝大部分瓦斯还是直接排空了, 既浪费资源, 又污染环境。搞好瓦斯综合利用, 最大限度地控制瓦斯直接向大气中排放, 有利于减少空气污染, 保护生态环境。

第四, 煤矿瓦斯抽采利用是一个新的经济增长点。

中央提出, 应对当前国际金融危机、促进经济长期持续发展的一个重要措施, 是加快培育新的经济增长点。实现煤矿瓦斯抽采规模化利用、产业化发展, 需要大量投资建设抽采利用工程和配套管网、生产抽采利用设备, 可以有效带动钢铁、建筑施工、装备制造、运输及相关服务业发展, 促进投资需求扩大和就业增加。比如, 2009年全国瓦斯抽采利用直接投资超过66亿元, 带动国内生产总值增加约120亿元, 提供就业岗位约12万个。我国埋深2 000 m以浅的煤层气地质资源量有36.8万亿m3, 各产煤省逐步增加煤矿瓦斯抽采利用量, 将会形成一个从生产到服务的大产业, 成为新的经济增长点。各地和煤矿企业要看到煤矿瓦斯利用的巨大潜力, 把煤矿瓦斯这一丰富的资源尽快充分利用起来。

煤矿瓦斯抽采利用大有可为

国家十分重视煤矿瓦斯抽采利用, 近年来研究采取了一系列促进煤矿瓦斯抽采利用的重大政策措施, 各地区、各部门和煤矿企业按照国家的要求, 加大了煤矿瓦斯抽采利用工作力度, 煤矿瓦斯抽采利用取得了重要进展。2008年, 我国瓦斯抽采量达到58亿m3, 比2005年增加150%;瓦斯利用量比2005年增长160%。2009年1～10月, 累计抽采量达50.2亿m3, 利用量15.1亿m3, 同比分别增长9.8%、10.2%。目前, 我国民用瓦斯用户约90万户, 瓦斯发电装机容量达92万kW。随着煤矿瓦斯抽采利用量的大幅增加, 瓦斯事故和死亡人数将会大幅下降, 瓦斯排放污染也将会大幅减少。2008年, 全国煤矿发生瓦斯事故起数和死亡人数分别比2005年下降56%和64%。2009年1～10月, 全国煤矿发生瓦斯事故127起, 死亡551人, 同比分别下降21.1%和22.0%, 共减少排放二氧化碳2 100万t。

但是也要看到, 当前我国煤矿瓦斯抽采利用还处在起步阶段, 存在较大差距。主要表现在煤矿瓦斯抽采总量还不大, 利用水平还比较低 , 发展很不平衡。我国矿井瓦斯平均抽采率仅有23%, 而美国、澳大利亚等主要产煤国家的抽采率均在50%以上 ;目前我国抽采瓦斯总体利用率平均只有30%, 特别是地面抽采只有5亿m3, 仅占“十一五”规划地面抽采目标的25% , 大量的井下抽采瓦斯没有得到有效利用。全国煤矿瓦斯抽采和利用量的85%集中在山西、辽宁、黑龙江、安徽、河南、贵州、重庆等7省 (市) , 其中山西就占到50% , 地区差异突出 。瓦斯灾害仍然是我国煤矿安全生产的最大危害 , 是威胁矿工生命的“第一杀手”。2009年1～10月, 全国煤矿发生重大以上瓦斯事故起数和死亡人数 , 分别占煤矿重大以上事故的42.9%和64.7%。山西屯兰煤矿“2.22”、重庆同华煤矿“5.30”、河南平顶山新华四矿“9.8”特别重大事故都是瓦斯事故, 给人民群众生命财产造成巨大损失, 教训十分惨痛。

我国煤矿瓦斯抽采利用发展相对滞后, 一方面说明我们的工作还有差距, 另一方面也说明我国煤矿瓦斯抽采利用有着巨大的潜力。目前, 煤矿瓦斯抽采利用的技术已经成熟, 一些地方特别是煤矿瓦斯抽采利用示范煤矿已经探索了一些成功的经验, 国家支持煤矿瓦斯抽采利用的政策体系已经形成, 并且支持力度不断加大, 各地和企业的积极性空前高涨, 煤矿瓦斯抽采利用的政策环境、社会环境十分有利。只要我们高度重视, 把国家的政策落实好, 把工作做扎实, 煤矿瓦斯抽采利用前景十分广阔。

切实加大煤矿瓦斯抽采利用工作力度

做好煤矿瓦斯抽采利用工作, 必须深入贯彻落实科学发展观, 进一步贯彻落实中央关于煤矿瓦斯防治的决策部署, 提高认识, 加强领导, 科学规划, 抓紧理顺体制机制, 加大投入和技术研发推广力度, 落实完善支持煤矿瓦斯抽采利用的各项政策, 尽快把煤矿瓦斯抽采利用提高到新的水平。

(一) 认真编制和落实煤矿瓦斯抽采利用规划。

促进煤矿瓦斯抽采利用, 必须坚持科学规划, 有序开发, 防止乱采乱抽、浪费资源。现在到2010年还有一年多时间, 完成“十一五”规划煤矿瓦斯抽采利用目标, 任务十分艰巨, 时间十分紧迫。从今年起, 要通过两年左右的努力, 争取全国瓦斯抽采量翻一番, 利用量翻两番, 减排指标同步达到规定标准要求, 重特大瓦斯事故切实得到有效遏制。有关部门要研究采取措施, 加强工作协调, 严格督促考核, 促进有关地区和企业完成既定目标。各地区和企业要加强瓦斯抽采利用生产组织协调, 确保完成本地区、本企业目标任务。要抓紧启动“十二五”期间煤矿瓦斯抽采利用规划编制工作, 明确目标、任务、标准、重点项目、资金投入、保障措施, 推进煤矿瓦斯有序有效开发。

(二) 抓紧理顺瓦斯抽采利用的体制机制。

要坚持深化改革, 消除制约煤矿瓦斯抽采利用的体制机制性障碍。一是积极解决矿业权重叠问题。国家有关部门和地方主管部门要按照采煤采气一体化原则, 加强沟通和政策协调, 实行煤、气开发主体的统一。二是创新企业组织经营形式。鼓励成立瓦斯抽采利用专业公司, 瓦斯抽采利用企业一定要实行独立核算, 实行规模化利用, 产业化开发。鼓励组建股份制公司, 促进煤炭企业和瓦斯抽采企业的合作。三是加强对煤层气探矿权的监管。对不能完成年最低勘查投入和抽采量的, 要依法核减煤层气探矿权面积, 直至注销探矿权。决不能允许一面有气不让别的企业采, 一面向大气排放或导致瓦斯事故不断发生。四是完善瓦斯防治和抽采利用考核激励机制。要把瓦斯抽采利用作为考核地方和企业安全生产、节能减排、工作绩效的重要指标, 定期通报抽采利用情况并形成制度。要通过对项目核准、技术改造、装备投入、建设用地等实行差别性政策, 完善瓦斯抽采利用激励机制, 充分调动地方和企业的积极性, 加快煤层气抽采利用产业化、规模化发展。五是积极引入煤层气抽采合作竞争机制。支持大型煤炭企业参与煤层气勘探开采, 鼓励外商和民营企业利用先进技术和资金投资煤层气开发, 提高瓦斯抽采技术和管理水平。

(三) 进一步落实完善瓦斯抽采利用政策。

目前, 影响煤矿瓦斯抽采利用的重要原因之一, 是国家鼓励支持抽采利用的政策没有得到很好落实, 有些政策还需要进一步完善。促进煤矿瓦斯抽采利用, 关键是要落实政策、完善政策。一是落实瓦斯抽采利用税费优惠政策。要严格落实瓦斯抽采企业增值税先征后返、进口设备税收优惠、设备加速折旧、免征企业所得税、抵扣纳税额, 以及提取生产安全费用用于瓦斯抽采等政策规定, 确保政策到位, 不打折扣, 提高瓦斯抽采企业的积极性。认真落实瓦斯开采企业探矿权和采矿权使用费减免政策, 促进扩大煤层气资源勘探量, 加快煤矿瓦斯前期开发利用。二是落实瓦斯抽采利用财政补贴政策。按照瓦斯发电自发自用、多余上网的原则, 认真落实瓦斯上网电价比照可再生能源电价政策。目前, 瓦斯上网电价标准偏低, 瓦斯发电企业没有积极性。国家将适度提高财政补贴标准, 鼓励瓦斯发电并网。电网企业要千方百计克服困难, 积极创造条件, 保证瓦斯发电优先上网。三是落实城乡居民使用煤层气的政策。有关地区和部门要积极推进煤层气输送管网建设, 或与天然气并网输送, 扩大民用地域范围。要落实国家有关价格政策, 实行煤层气与天然气同质同价或适度低价销售, 扩大民用和汽车燃料市场, 扩大瓦斯利用规模。四是完善瓦斯抽采利用标准。要借鉴国际标准, 加强研究, 加强沟通, 努力使瓦斯防治的安全生产标准、抽采利用标准、减少排放标准协调起来, 既确保煤矿安全生产, 又促进煤矿瓦斯资源的有效利用。五是研究制定参与“利用清洁发展机制”国际合作的相关政策。有关部门要进一步修订符合国际合作交易的标准和办法, 消除交易政策性壁垒, 扩大项目合作, 加快瓦斯利用。

(四) 增强瓦斯抽采利用科技保障能力。