淺析“先抽后采”煤礦瓦斯治理

摘 要：“先抽后采”作為煤礦瓦斯治理的重要方式，其對(duì)于保證煤礦瓦斯?jié)舛龋嵘旱V安全生產(chǎn)具有重要意義。作者結(jié)合實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，在文章當(dāng)中先對(duì)煤礦瓦斯抽放的意義進(jìn)行闡述，之后對(duì)“先抽后采”治理煤礦瓦斯的作用進(jìn)行分析，最后對(duì)“先抽后采”煤礦瓦斯治理的方法進(jìn)行探討，希望能夠?yàn)椤跋瘸楹蟛伞奔夹g(shù)的有效應(yīng)用提供幫助。

關(guān)鍵詞：先抽后采；煤礦瓦斯；治理

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，瓦斯的治理一直是關(guān)鍵性問(wèn)題。近年來(lái)，在業(yè)內(nèi)人士的不斷研究之下，“先抽后采”的瓦斯治理方法得以研發(fā)，并得到了非常廣泛的使用。相比于傳統(tǒng)的瓦斯治理方法，“先抽后采”不僅在瓦斯治理效果方面更具優(yōu)勢(shì)，還在治理過(guò)程中具有便捷、安全等特點(diǎn)，也正因如此“先抽后采”瓦斯治理方法得到了眾多煤礦開(kāi)采企業(yè)的青睞，成為了煤礦瓦斯治理的關(guān)鍵性技術(shù)。

1 煤礦瓦斯抽放的意義

瓦斯的主要成分是由甲烷構(gòu)成的，瓦斯是一種有害氣體，但同時(shí)瓦斯還作為一種清潔能源而存在著。在高壓、高溫條件下，煤炭處在生成和變質(zhì)過(guò)程時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生瓦斯，其以吸附或游離的狀態(tài)存在煤炭的內(nèi)部或周圍，如果濃度達(dá)到爆炸范圍時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生瓦斯爆炸，造成大范圍危害。所以，在煤礦開(kāi)采中必須要采取有效措施避免這種事故發(fā)生，而瓦斯抽放就是一種極為有效的治理方法。首先，通過(guò)煤礦瓦斯抽放可以將瓦斯造成的威脅降低，使煤礦安全生產(chǎn)效率得到提升，抽放瓦斯過(guò)程中，要選擇專門機(jī)械設(shè)備及專用管道產(chǎn)生的負(fù)壓將煤層中瓦斯抽離出來(lái)，并將其運(yùn)送到安全的地方保存起來(lái)并加以利用。由此不難看出，瓦斯抽放不但提高了礦井的安全防護(hù)，同時(shí)抽離出的瓦斯能源還可以得到再利用。其次，抽放瓦斯還可以減少瓦斯釋放量，這樣便可以降低瓦斯爆炸事故的發(fā)生率，同時(shí)也提高了煤礦開(kāi)采安全系數(shù)。瓦斯這種清潔能源，還可以為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)更好的服務(wù)，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，此外，瓦斯釋放和爆炸還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而瓦斯抽放可以減少瓦斯對(duì)環(huán)境造成的污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境起到了保護(hù)作用。

2 “先抽后采”治理煤礦瓦斯的作用分析

“先抽后采”的煤礦瓦斯治理方法，是安全生產(chǎn)監(jiān)督部門在對(duì)煤礦安全生產(chǎn)開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和技術(shù)理論分析的基礎(chǔ)上，所提出的煤礦開(kāi)采與瓦斯治理的有效策略，此種治理方法一經(jīng)提出便得到了廣泛應(yīng)用，不僅為煤礦開(kāi)采生產(chǎn)和瓦斯治理提供了有效的指導(dǎo)意見(jiàn)，同時(shí)也促進(jìn)了我國(guó)煤礦瓦斯治理和開(kāi)采生產(chǎn)工作的發(fā)展，對(duì)于我國(guó)煤炭資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展起到了積極的作用。

在煤礦開(kāi)采和瓦斯治理過(guò)程中，“先抽后采”治理方法提出后，我國(guó)的絕大部分煤礦在開(kāi)采和生產(chǎn)作業(yè)中，都建立了以煤礦礦井巷道及鉆孔為主的瓦斯抽采技術(shù)體系，并將這種煤礦瓦斯抽采和治理體系應(yīng)用到實(shí)踐中，這對(duì)于確保我國(guó)煤礦安全開(kāi)采及促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展具有積極作用。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，國(guó)有煤礦企業(yè)開(kāi)采生產(chǎn)在某一年中，就建立了300多套的煤礦地面抽采系統(tǒng)，同時(shí)建立煤礦井下移動(dòng)抽采系統(tǒng)達(dá)到300套，在煤礦開(kāi)采生產(chǎn)應(yīng)用中煤礦瓦斯抽采量達(dá)到18.4億立方米，煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)在煤礦開(kāi)采生產(chǎn)中，煤礦礦井瓦斯抽采率達(dá)到26%。另外，自“先抽后采”治理方法應(yīng)用后，我國(guó)有40多個(gè)地區(qū)的重點(diǎn)監(jiān)控高瓦斯及瓦斯突出煤礦企業(yè)，全部建立了煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)的設(shè)置與安裝，這些地區(qū)的煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)的建立，在煤礦開(kāi)采中抽采的瓦斯總量達(dá)到16億立方米，年度瓦斯抽采量達(dá)到了1億立方米，因此在我國(guó)的煤礦安全生產(chǎn)和瓦斯治理中“先抽后采”方法起到了關(guān)鍵性的作用。

3 “先抽后采”煤礦瓦斯治理的方法

3.1 地面鉆井前抽采煤礦瓦斯

20世紀(jì)80年代美國(guó)采用帶面鉆井前“先抽后采”煤礦瓦斯抽采方法，并取得了成功。這種方法在國(guó)內(nèi)應(yīng)用僅有山西沁水盆地取得了理想效果，在國(guó)內(nèi)其他礦區(qū)應(yīng)用所取得的效果都不是很理想，這主要是由于國(guó)內(nèi)的高瓦斯煤礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時(shí)存在較多的滲透率低的結(jié)構(gòu)煤，所以在我國(guó)大部分煤礦區(qū)這種地面鉆井“先抽后采”的方法并不適用。地面鉆井“先抽后采”由完井階段、煤層透氣性改造階段和排水采氣三個(gè)階段構(gòu)成，其中完井階段還包括電測(cè)井、表土段鉆井及固井、固井質(zhì)量檢測(cè)、基巖段套管安裝及固井；煤層透氣性改造階段包括壓裂和射孔；排水采氣階段包括采取、排水降低液面高度和更將井口設(shè)備。

3.2 抽采被保護(hù)層煤礦瓦斯

被保護(hù)層“先抽后采”煤礦瓦斯治理方法在我國(guó)多個(gè)礦區(qū)實(shí)踐應(yīng)用，均取得了理想的效果。被保護(hù)層“先抽后采”煤礦治理方法是指在保護(hù)層開(kāi)采后，地面覆蓋的煤巖體會(huì)形成彎曲帶、斷裂帶及垮落帶，下表面煤巖體會(huì)出現(xiàn)底鼓變形帶和底鼓裂縫帶。煤礦保護(hù)層開(kāi)采是建立在破壞被保護(hù)層開(kāi)采基礎(chǔ)上的，所以被保護(hù)層應(yīng)處在彎曲帶和斷裂帶上，被保護(hù)層斷裂帶上的煤巖會(huì)出現(xiàn)平行層理裂縫，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)垂直與斜交層理裂縫，所以盡量要將抽放瓦斯引入平行層理方向或垂直與斜交層理方向。在斷裂帶抽放瓦斯主要采取的方法有走向高位鉆孔法、走向高抽巷法、地面鉆井法、傾向高位鉆孔法、底板穿層鉆孔法、傾向高位抽巷法等。被保護(hù)層彎曲帶煤炭整體會(huì)出現(xiàn)下沉趨勢(shì)，這樣平行層理便出現(xiàn)了裂縫，所以，在彎曲帶抽放瓦斯的流向是最為簡(jiǎn)單的，彎曲帶抽放瓦斯方法包含地面鉆井法、底板穿層鉆孔法和頂板穿層鉆孔法。另外，在對(duì)上保護(hù)層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，確保被保護(hù)層存在于底鼓變形帶和底鼓裂縫帶之內(nèi)，由于被保護(hù)層處在不同區(qū)域，煤巖裂縫差異相對(duì)較大。在對(duì)保護(hù)層下部進(jìn)行瓦斯抽采時(shí)，在選擇方法上有一定的限制性，所以開(kāi)采保護(hù)層煤礦瓦斯抽放方法是十分單一的。

3.3 抽采井下本煤層煤礦瓦斯

在煤礦生產(chǎn)中為確保生產(chǎn)安全，經(jīng)常需要在煤層中布置鉆孔 用來(lái)抽采和釋放瓦斯。沿煤層鉆孔由于鉆孔進(jìn)尺少、不存在無(wú)效進(jìn)尺，成孔速度快且抽采效果好，所以在施工條件允許情況下應(yīng)首選預(yù)抽瓦斯鉆孔方法，下面主要對(duì)巷道掘進(jìn)服務(wù)預(yù)抽瓦斯沿煤層長(zhǎng)鉆孔，通常在巷道的兩側(cè)分別布置2個(gè)長(zhǎng)鉆孔，且鉆孔之間要保持5m距離，鉆孔與巷道掘進(jìn)便于距離在10m左右。在鉆孔施工中為保持巷道掘進(jìn)方向，確保巷道掘進(jìn)的安全性，應(yīng)采取保值措施，這樣鉆孔軌道既不會(huì)偏離巷道，同時(shí)不會(huì)侵入巷道掘進(jìn)范圍。另外，針對(duì)具有突出危險(xiǎn)的煤層，為避免產(chǎn)生煤與瓦斯突出危害，確保掘進(jìn)工作安全，通常在掘進(jìn)面上施工深度較淺的防突鉆孔，從而降低掘進(jìn)面上瓦斯含量，此類鉆孔通常深度在10～30m間，鉆井直徑小于100mm且鉆孔間距在1m左右。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，“先抽后采”作為瓦斯治理的重要技術(shù)，其在瓦斯治理效果上具有非常重要的突破，因此加大對(duì)“先抽后采”技術(shù)的推廣十分有必要。但從我國(guó)目前的“先抽后采”瓦斯治理技術(shù)水平來(lái)看，其還有很多地方尚未得到完善，因此必須要加快對(duì)“先抽后采”瓦斯治理技術(shù)的研究，使其能夠盡快的完善、健全起來(lái)。以便其能夠更好的發(fā)揮出自身在煤礦瓦斯質(zhì)量工作中的作用，為我國(guó)煤礦開(kāi)采的安全性提供保障，為我國(guó)煤礦生產(chǎn)事業(yè)的長(zhǎng)久、穩(wěn)定發(fā)展提供支持。

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