煤氣層抽采技術(shù)及其應(yīng)用探討

摘要：我國作為世界第一產(chǎn)煤國，發(fā)生煤礦事故也最嚴(yán)重，事故的主要原因是煤氣層災(zāi)害，而煤氣層抽采技術(shù)是防治煤礦煤層氣災(zāi)害事故的根本措施。如今，煤炭業(yè)發(fā)展迅猛，礦井?dāng)?shù)劇增，因此礦井需要抽采煤氣層，急需煤氣層抽采枝術(shù)的迅速發(fā)展與有效應(yīng)用。文章介紹了煤層氣抽采技術(shù)及其應(yīng)用，總結(jié)出了煤層氣抽采的技術(shù)關(guān)鍵與安全對策。

關(guān)鍵詞：煤礦事故；煤氣層；抽采技術(shù)；安全技術(shù)措施；煤炭業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD712 文章編號：1009-2374（2016）17-0134-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.065

煤層氣又被稱為“瓦斯”，通常產(chǎn)生于煤炭產(chǎn)生過程中。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，從泥炭發(fā)展到無煙煤的整個過程中，每噸煤都會釋放產(chǎn)生出高達(dá)50～300立方米的煤層氣，煤層氣中含量最多的組成成分是甲烷，因此煤層氣是一種可再生的清潔能源。我國煤層氣儲量非常大，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，我國煤層氣的存儲量達(dá)到36.8萬億立方米，此外，還有許多煤層氣資源還正處于勘探狀態(tài)。煤層氣的抽采具有非常重要的作用，對于緩解國家資源短缺局面具有非常重要的意義，此外，煤層氣的抽采對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高社會經(jīng)濟(jì)效益具有直接的影響力。但是我國的煤礦絕大部分是開采出來的，煤層進(jìn)行開采出來的煤炭開采特別困難。雖然隨著我國煤炭工業(yè)的進(jìn)步，整體礦采規(guī)模逐漸增大，相應(yīng)的新技術(shù)不斷引進(jìn)。這些年以來，我國在井底下進(jìn)行的煤層氣抽采很好，但是效率很低、利用率也特別低。這種不好的現(xiàn)實情況使得我們國家工業(yè)發(fā)展水平一步步走向不樂觀，因此應(yīng)該提高煤層氣抽采水平，緩解能源壓力。

1 我國煤層氣抽采的發(fā)展

1.1 總體情況

我國煤層氣資源量特別巨大，雖然隨著近年來我國煤礦產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，加上國家所需煤層氣資源的不斷提升，使得我國煤層氣的抽采量不斷增加。但由于技術(shù)等方面的原因，大部分資源在現(xiàn)有開發(fā)技術(shù)水平下難以被廣泛利用。這情況就是，我國的抽采在總體的量上來說一直增加，可是效率很低、抽采效果也很不好。因此，我國煤層氣的整體開發(fā)進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家相關(guān)政策規(guī)劃要求，距離世界發(fā)達(dá)國家之間還有很大一段差距，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到西方發(fā)達(dá)國家的平均水平。

總的來說，我國目前煤礦井下抽采煤層氣利用情況為：井下抽采是剛開始的階段，利用量特別小，利用率也很低，沒有形成大的規(guī)模，整體煤氣層的抽采有待提升。除此之外，我國目前的主要抽采煤層氣礦區(qū)雖然有很多，但其中問題也頗多。由于煤氣抽采中使用的技術(shù)難以滿足實際工作施工過程要求；相應(yīng)的煤氣抽采設(shè)備陳舊不堪，不能實現(xiàn)煤氣抽采的正常作業(yè)；抽采的煤氣的存儲利用效率低下，每年大量煤層氣泄漏到太空中去，浪費了大量的寶貴資源。據(jù)相關(guān)報道，我國煤層氣抽采量大幅度提升，但是整體利用率不足一半，其中技術(shù)的原因成為制約我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本原因，我國煤層氣產(chǎn)業(yè)需要在抽取和利用的整個階段的廣度和深度方面有待發(fā)展。

1.2 煤層氣抽采的意義

煤層氣是一種可再生能源，是一種相對干凈的化石能源，在當(dāng)今能源轉(zhuǎn)型社會建設(shè)過程中扮演著非常重要的角色。根據(jù)我國十三五規(guī)劃的建議，為推動我國能源轉(zhuǎn)型，建設(shè)資源節(jié)約型社會，推動社會低碳循環(huán)發(fā)展，需要積極開發(fā)天然氣、煤層氣、頁巖氣，因此加快推進(jìn)煤層氣的抽采具有非常重要的現(xiàn)實意義。煤層氣是造成煤礦瓦斯事故、威脅煤礦工人生命安全的直接因素，加強(qiáng)對煤層氣的抽采是預(yù)防煤礦瓦斯事故的最為重要的措施，對于提高采礦作業(yè)的安全性、化解煤礦生產(chǎn)的安全隱患具有非常有利的作用。因此對煤層氣的開發(fā)利用是十分重要的，這樣不僅能夠獲得較為清潔的能源資源，而且能夠?qū)γ旱V工人的生命安全保駕護(hù)航。通過抽采煤層氣這種清潔能源，可以降低煤炭能源的相對消耗，緩解了當(dāng)前國家面臨的資源短缺問題，而且使用過程中減少了二氧化碳廢氣的排放量，為保護(hù)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

2 我國煤氣層抽采技術(shù)的相關(guān)問題

2.1 煤層氣抽采的方法

目前，煤層氣開發(fā)的主要方式包括井下煤層氣抽采和地面鉆采煤層氣，但井下煤層氣抽采產(chǎn)量較小，煤層氣的利用率較低，甲烷濃度不高（20%～50%），但安全性較好。通過地面鉆采方式則產(chǎn)氣量大、產(chǎn)氣時間長，甲烷含量高（大于90%），可以支撐大規(guī)模的商業(yè)化利用，但這對煤層氣資源量、煤層地質(zhì)構(gòu)造、含氣量、滲透率、地理環(huán)境等都有較高的要求，煤層氣地面開采和井下開采有很多不同之處。有在平地進(jìn)行開采的技術(shù)，該開采技術(shù)主要包含了四種方法：一是挖掘技術(shù)；二是完井技術(shù)；三是采氣技術(shù)；四是產(chǎn)出水和煤層氣采集和處理系統(tǒng)。

在井底進(jìn)行抽采的技術(shù)一般會牽扯到五方面，就是五種方法：一是區(qū)域性治理煤層氣技術(shù)；二是鉆孔準(zhǔn)備技術(shù)；三是鉆孔抽采技術(shù)；四是隨機(jī)性的抽采技術(shù)，能解決它們很多突然的變化和困難的難題，有效消除突發(fā)性的災(zāi)難危險；五是一邊挖掘一邊進(jìn)行抽采的抽采技術(shù)，能夠降低礦采礦井中煤層氣的相對含量，降低煤層氣發(fā)生爆炸的可能性。

2.2 我國煤層氣抽采的未來發(fā)展

為了加大煤層氣抽采和利用的力度，我國科研技術(shù)人員研發(fā)出了五種新的抽采技術(shù)，大大地提高了煤層氣的抽采率：一是可以進(jìn)行一層層拆卸、解壓。通過逐層降低煤層氣整體壓力的方法，大幅度泄壓后的煤層氣通過相應(yīng)的輸出管道不斷輸出，完成煤層氣的抽采作業(yè)；二是煤與煤層氣共同進(jìn)行采技術(shù)，在進(jìn)行煤礦采煤作業(yè)時，采取先抽采煤層氣、后采煤作業(yè)的步驟，使得煤與煤層氣的采集過程同時進(jìn)行，加快礦產(chǎn)開發(fā)進(jìn)程；三是一體化增透卸壓抽采技術(shù)；四是在很大空間上的上部進(jìn)行煤層拆卸解壓縮，這也是一種好的、見效快的抽采

方法。

3 煤層氣抽采的安全解決方法

3.1 抽采方法的使用

煤層氣地面開采方法主要有兩種：一是在煤炭礦采區(qū)內(nèi)直接開采煤層氣；二是通過管道運輸?shù)竭h(yuǎn)離采礦作業(yè)平臺的其他地區(qū)進(jìn)行抽采。要進(jìn)行采前預(yù)抽的選擇，對還沒有進(jìn)行拆卸解壓縮的煤氣層進(jìn)行煤層氣抽采，而且要在煤層開采之前就能預(yù)先抽采出來，另外要進(jìn)行邊采邊抽的選擇，對于鄰近層煤層氣抽采要預(yù)防煤層氣大量涌入開采層綜采工作面。當(dāng)?shù)V井里面有太多能夠進(jìn)行抽采的大煤層時，上下左右前后挨著的那些層會受到正在進(jìn)行抽采的那層煤氣層的影響，產(chǎn)生畸變、腫脹等問題。如果這樣的話，煤層之間就會出現(xiàn)斷裂，形成的間隙就會造成煤層氣的向外泄露，對整個抽采過程形成安全隱患。

3.2 進(jìn)行抽采時的安全解決方法

在井底下進(jìn)行煤層氣抽采需要考慮多方面因素，需要密切配合好上下平臺之間的關(guān)系，最主要的是做好下面的抽采的工作，才能打下好的基礎(chǔ)。鉆研一種從地面進(jìn)行鉆孔用來制造煤層氣的方法等，還要改變觀念，那就是對煤層氣采用抽采的方式，把它作為煤氣層開采的方式進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程管理。另外，很重要的是，我們要持續(xù)鉆研，研究煤層氣抽采的新方法，提高我們的水平。目的是為了充分地合理地利用珍貴的煤層氣，因此相關(guān)部門需要大力傳播先進(jìn)的煤層氣抽采新方法、新思想，不斷完善煤層氣抽采流程和相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備，提高整體抽采作業(yè)的水平，讓這里的抽采量不會發(fā)生太大的改變。

4 結(jié)語

煤層氣的抽采在整個國家資源開采過程中起著越來越重要的作用，對于緩解國家資源短缺狀況，遵循國家實施的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的發(fā)展方向有著非常重要的作用，除此之外，在整個煤礦采集過程中，煤層氣的抽采直接關(guān)系整個煤礦的安全生產(chǎn)，因此加快煤層氣的抽采非常重要。針對當(dāng)前我國煤層氣抽采過程中存在的諸多問題，相關(guān)部門需要積極引進(jìn)先進(jìn)思想方法，革新技術(shù)設(shè)備，不斷提升我國煤層氣抽采水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃立.潛油電泵中壓變頻器常見故障及處理[J].中國科技縱橫，2011，（11）.

[2] 李梅.潛油電泵中壓變頻調(diào)速驅(qū)動技術(shù)[J].油氣田地面工程，2013，（2）.

[3] 劉澤功.煤礦抽放瓦斯技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].中國煤炭，2000，（8）.

[4] 朱鍇.中國煤礦煤層氣綜合利用存在問題及對策[J].華北科技學(xué)院學(xué)報，2004，（1）.

[5] 徐鳳銀，李曙光，王德桂.煤層氣勘探開發(fā)的理論與技術(shù)發(fā)展方向[J].中國石油勘探，2008，（5）.

作者簡介：荊志杰（1985-），男，山西大同人，山西省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院工程師，研究方向：資源勘查。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）