城建工程師談煤礦瓦斯治理“先抽後採”技術的應用

在煤礦開採中,煤礦瓦斯事故會對生產作業人員的生命安全構成威脅,影響煤礦生產的規模以及生產效益。對此,必須採取有效的煤礦瓦斯事故預防以及治理策略,堅持安全生產技術準則,充分應用“先抽後採”理念,對瓦斯進行合理的抽採以及利用,促進煤礦行業的可持續發展。因此,對“先抽後採”在煤礦瓦斯治理中的實踐應用策略進行深入研究迫在眉睫。

城建工程師談煤礦瓦斯治理“先抽後採”技術的應用


1“先抽後採”的瓦斯治理政策分析

“先抽後採”是我國治理煤礦瓦斯,保證煤礦安全生產的一個重要方式。為了針對我國煤礦瓦斯事故問題,我國總結以往的煤礦瓦斯治理經驗,於 2002 年提出了“先抽後採,監測監控,以風定產”的煤礦瓦斯治理工作方針,預防為主、關口前移,從源頭上有效控制了煤礦瓦斯的濃度,大程度的減少了煤礦瓦斯事故的發生,保證了煤礦開採工作的順利、安全、高效進行,同時也為我國煤炭行業發展模式的轉變、實現環境和經濟的可持續發展起到了重要的推動作用。我國在煤礦瓦斯的的抽取上,初期一般是採用先行鑽孔,然後利用煤礦礦井巷道為通道進行抽取的方案, 這一方案在煤礦瓦斯的治理上獲得了廣泛的應用。隨著現代科技和煤礦行業的發展,我國在初期的煤礦瓦斯抽取方案的基礎上發展出了上百餘套抽取方案,相應的瓦斯抽採系統也已經相對完善, 瓦斯抽取量達到了相對較高的水平。

2 煤礦瓦斯“先抽後採”的作用

瓦斯是一種有害氣體,其主要成分為甲烷,另外,瓦斯也是一種清潔能源。在煤礦中,在高溫和高壓的影響下,煤炭發生變質,即可產生瓦斯,瓦斯吸附在煤炭周邊,或者處於遊離狀態, 如果瓦斯濃度達到一定範圍,則會造成瓦斯爆炸。對此,在煤礦開採過程中,必須採取有效措施,避免瓦斯爆炸事故,其中,瓦斯抽採是一種比較常見的治理方式。通過煤礦瓦斯抽採,能夠在最大程度上降低瓦斯所造成的威脅,提升煤礦生產安全性。在瓦斯抽採過程中,需要選擇專門的機械設備以及專用管路進行瓦斯抽離、保存和利用。通過應用瓦斯抽採技術,不僅能夠對礦井起到安全防護作用,同時還可對抽離出的瓦斯進行二次利用,為人們的日常生產和生活提供更好的服務。

城建工程師談煤礦瓦斯治理“先抽後採”技術的應用


3 我國煤礦瓦斯抽採的現狀

我國目前的瓦斯抽採技術大多分為地面鑽井抽採與井下抽採兩種方式。後者從上個世紀開始就得到了使用,而前者能夠極大的降低礦井中的瓦斯濃度,並且沒有較大的投資與技術要求,已經得到了廣泛的使用,是我國煤礦開採中預防瓦斯洩露的重要方式。現在我國的瓦斯抽採規模遠遠不足,只有工作面 600 餘處, 抽採量還不足 7 億 m³,且濃度無法滿足使用要求從而得不到有效的使用。很多地面瓦斯抽採中只關注對瓦斯的抽採,很少思考開採過程中的安全效益,從而使得礦井下生產與瓦斯抽採以及其質量無法滿足要求,從而使其存在潛在的安全隱患。所以,關於瓦斯抽採一定要使用最新的工藝與技術,並構建出全新的理論,最大限度的減少煤層中瓦斯含量,使得煤層開採更加安全,促進我國煤礦開採更加高效、穩定的生產。

4 煤礦瓦斯管理原則

要提高瓦斯抽放技術的使用效率,必須清楚的瞭解“先抽後採”的實際意義,對其有一個合理、科學的掌握。之所以強調煤氣抽放技術的“先抽後採”,是為了確保開採工作的安全性。“先抽後採”中的前兩個字,又被稱為“預抽”,由字面意思可以理解,是指在開採或其他工作進行前,先進行瓦斯的抽出,在可行範圍內將瓦斯含量降至最低,減小開採過程中的治理難度。實施“預抽”後的煤層通常被認為不存在突出危險性或突出危險性可以忽略,最大限度保障開採工作的安全性。選擇抽放方法還要根據實際情況,因為不同地區的地殼構造存在差異,地質發展過程不盡相同,導致我國煤層氣田構造也較為複雜,具體情況也不一致。

城建工程師談煤礦瓦斯治理“先抽後採”技術的應用


5“先抽後採”在煤礦瓦斯治理中的實踐策略

5.1 地面鑽井抽採煤層瓦斯

在煤礦地面鑽井前進行“先抽後採”,是 20 世紀美國所提出的煤礦瓦斯抽採技術,主要被應用於我國山西沁水盆地煤礦開採中。我國高瓦斯煤礦區域的地質結構比較複雜,並且滲透率比較低,因此,在地面鑽井前實施“先抽後採”的難度比較大。對於地面鑽井“先抽後採”,可分為三個階段,具體包括完井階段、煤層透氣性改造階段以及排水採氣階段。其中,完井階段主要包括基岩段鑽井、基岩段套管安裝、固井質量檢測;煤層透氣性改造階段包括射孔和壓裂階段;而排氣採氣階段排水降低液麵高度、更換井口設備。

5.2 抽採被保護層煤礦瓦斯

被保護層“先抽後採”煤礦瓦斯治理技術的應用範圍比較廣泛,並且能夠達到比較好的瓦斯治理效果。在具體的應用中,在完成保護層開採後,上層覆蓋的煤巖體會形成垮落帶、彎曲帶或者斷裂帶,同時,下表面的煤巖體也會產生裂縫或者變形。在煤礦保護層開採中,會破壞被保護層,被保護層處於彎曲帶或者斷裂帶中,在被保護層斷裂帶上,煤巖會產生平行層理裂縫,同時還會產生斜交層理裂縫,在瓦斯抽採中,需要將瓦斯引入至平行層理方向或者斜交層理方向。在煤層在斷裂帶瓦斯抽採中,常用方法有傾向高位抽巷法、走向高位鑽孔法、傾向高位鑽孔法、走向高抽巷法、底板穿層鑽孔法以及地面鑽井法等等。在被保護層彎曲帶,煤層會發生下沉,這樣就會造成平行層理產生裂縫,因此,對於彎曲帶的瓦斯抽採方式比較簡單,常用方法有頂板穿層鑽孔法、地面鑽井法以及底板穿層鑽孔法。在進行上保護層開採時,首先需要保證保護層處於底鼓變形帶或者是底鼓裂縫帶中, 此時煤巖裂縫的差異比較大。

5.3 井下本煤層煤礦瓦斯的抽採

為了保證煤礦資源開採能夠安全穩定的進行,必須採取有效措施,對煤層中的瓦斯進行抽採以及釋放。在煤礦瓦斯鑽孔中, 預抽瓦斯鑽孔法比較常見,在該鑽孔方法的應用中,進尺比較短, 不會產生無效進尺,同時,鑽孔速度比較快,能夠達到良好的瓦斯抽離效果。在對煤礦煤層的巷道實施預抽瓦斯長鑽孔技術時, 需要注意,在煤層巷道兩側位置,還需要鑽入兩個長孔,同時兩個鑽孔間距應控制在 5m 左右,為了保證掘進施工的順利進行, 對於巷道與鑽孔之間的距離,應控制在 10m 左右。在鑽孔施工過程中,為了避免鑽孔與巷道的掘進方向相偏離,同時保證巷道掘進施工的安全性以及穩定性,要求施工人員結合實際情況採用保值方式,避免鑽孔軌道鑽入至巷道的掘進空間中,同時不會與巷道的掘進方向相脫離。需要注意,有些煤層瓦斯含量比較高,可能會發生煤與瓦斯突出事故,對此,在巷道的掘進面上,可鑽入鑽孔深度較小的防凸鑽孔,以此有效減少煤層中的瓦斯濃度,避免發生煤與瓦斯突出事故,進而保證巷道掘進施工的安全性。除此以外,還應注意,對於巷道掘進面的防突鑽孔鑽入深度,應控制在 5 ~ 10m 之間,而對於鑽孔直徑,應控制在 120mm 以內。

綜上所述,在煤礦的生產過程中,瓦斯災害會帶來的非常巨大的危害,通過採用“先抽後採”對煤礦瓦斯進行治理,採用適當的煤礦瓦斯抽放方法,能夠有效的降低瓦斯災害發生的幾率, 保證煤礦安全生產、穩定運行,同時還提高煤礦生產效率,對產業機構進行合理優化,實現節能減排的目標。



分享到:


相關文章: