煤礦瓦斯抽放技術(shù)研究

摘要：本文較為詳細(xì)地闡述了煤礦瓦斯抽放技術(shù)運(yùn)用的現(xiàn)實(shí)意義和它的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)煤礦瓦斯抽放技術(shù)的提升，提了一些建議，使之有利于煤礦安全生產(chǎn)，有利于社會(huì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦 瓦斯抽放 技術(shù)

1 概述

近幾十年來，隨著我國煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，煤炭經(jīng)濟(jì)逐漸占據(jù)了重要的地位。我國的煤炭采掘技術(shù)也得到不斷發(fā)展，但是相比于國外，我國還有一定差距，特別是煤礦瓦斯抽放技術(shù)水平較低。這也是我國煤礦事故頻發(fā)的重要原因。強(qiáng)化煤礦瓦斯抽采技術(shù)，提高煤礦瓦斯抽放效率，對(duì)于防止煤礦瓦斯事故，促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 煤礦瓦斯抽放的意義

煤礦瓦斯在全世界得到了廣泛利用和認(rèn)可，煤礦瓦斯是一種清潔能源和特殊資源，主要是生活瓦斯和工業(yè)瓦斯利用，它的有效利用能夠給企業(yè)和國家?guī)砀嗟慕?jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，瓦斯也是一種溫室氣體，對(duì)當(dāng)前節(jié)能減排，構(gòu)建綠色環(huán)境，降低對(duì)環(huán)境的影響具有重要的意義。近些年我國煤礦瓦斯事故頻發(fā)，煤礦瓦斯抽放技術(shù)的研究，對(duì)預(yù)防煤礦瓦斯事故具有重要的意義。

我國煤礦分布廣泛，地質(zhì)環(huán)境差異較大。對(duì)煤礦瓦斯抽放技術(shù)的研究，能夠有效分析不同煤礦的具體情況，引起煤礦瓦斯事故不同原因的探討，具有重要的科學(xué)研究意義。同時(shí)煤礦瓦斯抽采也是國家政策的要求。對(duì)于煤礦安全，瓦斯及煤層氣抽取利用，井上井下的預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)的建立具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 煤礦瓦斯的發(fā)展及現(xiàn)狀

3.1 發(fā)展情況

我國是從1938年開始工業(yè)抽放瓦斯，直到1952年才在龍鳳礦建抽放瓦斯泵，開始系統(tǒng)連續(xù)抽放瓦斯。隨著幾十年的發(fā)展，特別是近些年，煤礦工業(yè)的迅速發(fā)展，和煤礦瓦斯技術(shù)的不斷成熟和運(yùn)用，推動(dòng)了我國煤礦瓦斯抽放技術(shù)的發(fā)展。

我國的煤礦瓦斯技術(shù)大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段：

①“高透氣性煤層瓦斯”的抽放階段。②“鄰近層卸壓瓦斯”的抽放階段。③“低透氣性煤層強(qiáng)化抽瓦斯”的階段。④綜合性抽瓦斯階段。

3.2 瓦斯的抽放方法

我國根據(jù)煤層的地質(zhì)條件、瓦斯的賦存特點(diǎn)采用了不同的抽采技術(shù)。同時(shí)根據(jù)瓦斯抽放對(duì)象的不同，可大致分為：本煤層的瓦斯抽放，鄰近層的瓦斯抽放以及采空區(qū)的瓦斯抽放。

①本煤層的采前預(yù)抽。大部分對(duì)單一煤層的高瓦斯進(jìn)行開采，或者突出礦區(qū)的開采都是采取本煤層的采前預(yù)抽技術(shù)，同時(shí)，一部分遠(yuǎn)距離煤層區(qū)的開采也用這種方法。②本煤層邊采邊抽。一些高瓦斯或者突出礦井為了解決比如本煤層預(yù)抽的時(shí)間短，瓦斯的抽放效率低，增加瓦斯的抽放量等問題一般都采用本煤層邊采邊抽的方法。③本煤層邊掘邊抽。在煤巷掘進(jìn)的時(shí)候，我國大多數(shù)的高瓦斯礦井以及煤與瓦斯突出礦井，一般都采用邊掘邊抽技術(shù)，防止煤與瓦斯的突出和超限。④鄰近層鉆孔抽放。在開采煤層群礦區(qū)的時(shí)候，如果回采工作面瓦斯涌出以鄰近層為主且通風(fēng)無法穩(wěn)定瓦斯超限時(shí)，這種情況一般都用臨近層鉆孔抽放技術(shù)。⑤臨近層巷道抽放。這種技術(shù)因情況而異，陽泉礦就是運(yùn)用了臨近層巷道抽放技術(shù)，并取得了顯著的效果。⑥采空區(qū)瓦斯抽放。一些礦區(qū)的工作面出現(xiàn)較大瓦斯涌出量的時(shí)候，一般可以采取采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)，可以減少工作面的瓦斯，防止瓦斯超限。

3.3 瓦斯抽放技術(shù)存在的問題

我國的瓦斯抽放歷史較久，但在煤礦中瓦斯抽放出現(xiàn)的問題卻不少，近些年雖然做了一些研究，但相對(duì)于發(fā)達(dá)國家還有差距。現(xiàn)存的瓦斯抽放問題主要有以下幾種：

①瓦斯抽放不穩(wěn)定，難以有效利用。在整個(gè)瓦斯的排放過程中，對(duì)于瓦斯?jié)舛仁欠穹侠靡蠛团欧帕渴欠穹€(wěn)定難以考慮周全。同時(shí)抽放的水平有限，抽放的形式過于單一，空氣的大量混入，給抽放技術(shù)和綜合利用瓦斯帶來了很大的困難。②單純的瓦斯抽放，利用量太小，利用率過低。當(dāng)前，我國對(duì)煤礦瓦斯的抽放重點(diǎn)主要停留在抽放上，而不是要綜合利用，這就造成了瓦斯的利用形式過于單一，基本上是以民用為主，只有少數(shù)一些煤礦用來發(fā)電和作為汽車燃料等等。③資金的投入不足。當(dāng)前，我國的煤礦瓦斯的抽放活動(dòng)主要還是靠下?lián)艿膶ｍ?xiàng)資金來維持，卻也僅僅能夠維持煤礦的安全生產(chǎn)。同時(shí)，由于資金的投入不足，抽放鉆孔的工程量太小，不能加大鉆孔密度用以形成網(wǎng)格式的布孔以適應(yīng)中國低透氣性的煤層抽放條件，用來增大煤層的透氣性。④僅針對(duì)瓦斯抽放礦井，而礦井回流中的瓦斯被直接排放。當(dāng)前，我國的瓦斯綜合利用的工程僅僅是針對(duì)礦井瓦斯的抽放。而每年全國煤礦瓦斯抽放中，有超過90%來自回風(fēng)流、濃度不低于1%的瓦斯是被直接排放到空氣中去的。⑤抽采率低，抽采濃度不高。煤礦瓦斯要求的抽采技術(shù)工藝性強(qiáng)，復(fù)制性差，容易受煤層地質(zhì)條件的控制。同時(shí)，抽采參數(shù)的選擇，抽采瓦斯的管理工作以及抽采的監(jiān)測不完善也是造成瓦斯抽采率低的重要原因。⑥抽采施工設(shè)備不適應(yīng)煤層條件，或者設(shè)備運(yùn)用不當(dāng)。一般在瓦斯含量高，松軟突出的煤層內(nèi)施工抽采鉆孔難度較大，往往只能夠打十多米的鉆孔，這給瓦斯的抽采和防突工作帶來很大的困難。定向水平千米鉆孔抽采瓦斯中，千米鉆機(jī)和隨鉆測斜裝置的技術(shù)還不成熟。在有突出危險(xiǎn)性煤層中施工的遙控鉆機(jī)也急需改進(jìn)。⑦意識(shí)不到位。很多的煤礦單位，特別是一些企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全的意識(shí)，和“以人為本”的觀念認(rèn)識(shí)不深，對(duì)抽放瓦斯的重要性認(rèn)識(shí)不強(qiáng)。對(duì)抽放瓦斯裝備不能實(shí)時(shí)運(yùn)用和更新，設(shè)備難以滿足工作需要，因此需要盡快轉(zhuǎn)變觀念，提高安全生產(chǎn)意識(shí)。

3.4 煤礦瓦斯抽放設(shè)備

①鉆孔裝備。采用快速的大孔徑鉆孔技術(shù)，以此提高鉆孔成孔的孔徑，能夠大大提高瓦斯抽放的效果，對(duì)煤層也能夠起到卸壓作用。主要有：“MK-6型全液壓鉆機(jī)”和“MKD-5S型全液壓鉆機(jī)”。②瓦斯泵。瓦斯泵的運(yùn)用中主要有“2BE1系列泵”，和“ZYW型移動(dòng)式瓦斯抽泵站”。

4 加強(qiáng)瓦斯抽放技術(shù)的建議

4.1 合理選擇抽放方法

根據(jù)瓦斯的來源，煤質(zhì)的狀況，采掘的條件，采掘的工藝等多種因素，綜合選擇抽放方法，能夠使煤礦瓦斯抽放更加安全合理。

4.2 以抽放為重點(diǎn)，加大對(duì)瓦斯的治理力度

①建立和完善抽放系統(tǒng)，加大瓦斯的抽放力度。結(jié)合瓦斯的治理工作和各礦的瓦斯涌出、通風(fēng)能力等情況，在優(yōu)先考慮開采保護(hù)層的前提下，盡量將抽放作為治理瓦斯的重要手段與核心。②積極探索和研究更為先進(jìn)的抽放方法，以解決防突難題。③加強(qiáng)指標(biāo)的考核力度，以提高瓦斯的抽放效果。

4.3 做好監(jiān)測和預(yù)防工作

①充分發(fā)揮監(jiān)測監(jiān)控的作用。建立完善的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是發(fā)揮監(jiān)測監(jiān)控作用的基礎(chǔ)。整個(gè)煤礦公司監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行集中聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)一控制，公司和礦24小時(shí)監(jiān)控。監(jiān)測地點(diǎn)一旦發(fā)生瓦斯超限，監(jiān)控人員立即將得到訊息。利用監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)地下各個(gè)施工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，防范于未然。②加強(qiáng)通風(fēng)管理。在進(jìn)行采掘工作面設(shè)計(jì)的時(shí)候，務(wù)必要對(duì)瓦斯的治理工程同時(shí)設(shè)計(jì)，甚至優(yōu)先于施工；在回采工作面投入生產(chǎn)之前，由公司的業(yè)務(wù)部門按預(yù)防瓦斯的治理要求進(jìn)行工程驗(yàn)收；瓦斯的治理工程未完工或者達(dá)不到基本要求的，工作面不準(zhǔn)生產(chǎn)。在驗(yàn)收過程中回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸^0.6％不得生產(chǎn)。回采工作面生產(chǎn)的過程中，回風(fēng)流瓦斯的濃度達(dá)到0.9％，也應(yīng)立即停止生產(chǎn)，同時(shí)要求有關(guān)部門立即查找原因，提出處理意見，迅速處理，直到濃度降到0.8％以下時(shí)方能允許生產(chǎn)。杜絕兩次或大規(guī)模瓦斯超限情況。③強(qiáng)化局部的通風(fēng)管理，防微杜漸。一般而言重特大事故往往都是由局部細(xì)節(jié)問題造成的，因此把通風(fēng)工作做細(xì)、做扎實(shí)，才是防止重特大瓦斯事故的重點(diǎn)。要加強(qiáng)局部的通風(fēng)管理工作，減少瓦斯的超限次數(shù)。

4.4 提高煤層透氣性

提高煤層的透氣性對(duì)于煤礦瓦斯抽放具有重要的意義，其主要的方法有“水力割縫”、“水力壓裂”、“深孔爆破”、“交叉布孔”等等。

4.5 采空區(qū)瓦斯抽放

在高瓦斯采煤時(shí)，特別是開采煤層群及厚煤層的時(shí)候，鄰近層、圍巖等會(huì)向采空區(qū)涌出大量瓦斯。可以根據(jù)情況采用半封閉采空區(qū)的抽放方法，進(jìn)行埋管抽放，以及靠切眼側(cè)密閉的抽放方法。

4.6 擴(kuò)大抽放范圍

要擴(kuò)大抽放的范圍就必須要增加鉆孔的數(shù)目，增加抽放的煤層和抽放的區(qū)域。

4.7 采取綜合抽放法

隨著煤礦開采的擴(kuò)大，和機(jī)械化水平的不斷提高，為了保證安全，提高產(chǎn)量，原先的單一抽放方式已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)當(dāng)前變化，就需要我們?cè)诩夹g(shù)上有新的突破和創(chuàng)新，進(jìn)行綜合抽放。

4.8 自救措施

在作業(yè)的時(shí)候要設(shè)置多個(gè)安全可靠的防爆場所。所有作業(yè)人員，都必須攜帶自救設(shè)備，以備不時(shí)之需。并加強(qiáng)人員的危機(jī)意識(shí)的培養(yǎng)，提升作業(yè)人員的自救能力。

5 結(jié)語

煤礦瓦斯的治理是一項(xiàng)長期而又艱巨的任務(wù)，隨著礦井瓦斯的涌出量的不斷增大，抽放瓦斯已經(jīng)成為高瓦斯煤層開采不可或缺的環(huán)節(jié)。選擇適合本地、本礦井的瓦斯抽放技術(shù)與抽放設(shè)備，提高瓦斯抽放效率，對(duì)礦井、煤礦企業(yè)和國家都有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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