優化瓦斯地面抽放系統提高綜合利用

李劍鋒

摘 要：近年國內一些高瓦斯礦井、瓦斯突出礦井相對集中區，通過建設瓦斯地面抽放系統、強力推行先抽瓦斯后采煤等綜合措施，在瓦斯災害治理方面取得很大的成效，在瓦斯的綜合利用方面也涌現很多突出的應用實例。

關鍵詞：瓦斯;地面抽放系統;優化;瓦斯利用

瓦斯這種伴生在煤層中的煤層氣，可燃性極高。一旦礦井中瓦斯濃度超限，導致的燃燒、爆炸，引發事故，造成人員傷亡，財產損失，后果嚴重。為減少事故、提升煤礦安全水平，就要對煤礦瓦斯進行綜合治理，鼓勵高瓦斯礦井、瓦斯突出礦井建立地面瓦斯抽放系統，實行“先抽后采”是一項有效的治理措施，所采出瓦斯作為燃料或發電，在汽車、化工工業，民用等領域，都有很好利用價值。

1 優化的原因

瓦斯直接排放到空氣中會對大氣產生極強破壞性，其產生的溫室效應是CO2的21倍，對臭氧層的破壞力是CO2的7倍。盡管如此，目前還沒有相關制約機制，一方面企業應不斷優化和完善瓦斯的采收技術，竭盡所能達到零排放的目的;另一方面環保部門應對煤礦瓦斯排放進行監測，并作為考核煤礦企業減排指標的重要指標來嚴格執行，以此約束瓦斯直接排放行為，促進瓦斯綜合利用，是十分必要的。瓦斯地面抽采的意義，主要在于兩個方面，一是可以降低未開采區域瓦斯濃度水平，為今后礦井開采在瓦斯抽采和防治方面降低投入成本、提升安全水平;二是可以獲取高濃度瓦斯資源，不僅可以用于多種途徑實現清潔能源利用，又可避免因開采過程中空氣進入稀釋瓦斯濃度，而導致瓦斯資源無法利用，點天燈，排空等造成資源浪費或者環境破壞等。

2 優化瓦斯地面抽采的方法

目前許多公司采用的瓦斯地面抽采項目，是在高瓦斯礦井井田范圍直接垂直鉆孔，解析和抽采高濃度瓦斯，但具體的瓦斯抽采或者釋放量，主要取決于瓦斯的儲量和煤層的透氣性，對于低透氣性煤層，單井瓦斯獲取量與前期預期存在較大差別，為解決此問題除采取特殊析出方法、增加煤層透氣性外，也可以采用縮短井間距的方法提升瓦斯總量，工程造價卻會大幅提升。引進瓦斯抽放新裝備，淘汰舊有的瓦斯抽放泵，升級新型抽采真空泵，使用新型定向鉆機。采用淺孔插入式封孔器，是目前較常用的地面抽采設備。高瓦斯礦井全部建成瓦斯賦存參數測定實驗室，在掘前、掘進中、采前對煤層瓦斯賦存參數進行測定，為瓦斯精準抽采和抽采達標評判提供依據。應用光纖工業以太環網技術，提高系統運行穩定性。通過安全監控、抽采監控、束管監測、光纖測溫等系統多網融合，實現瓦斯治理系統現代化、信息化和管控一體化。立體多源瓦斯綜合抽采技術廣泛使用，形成全方位、全過程、常態化安全監管體系。

另一種解決問題的方式，即改變鉆井方式，按一定角度傾斜進入煤層后鉆探方向進行改變，沿煤層繼續鉆探，既可保證煤層瓦斯的抽采和析出路徑，又可保證頂板及其他巖石結構的完整性和穩定性，目前生產和制造此類鉆機的廠商較少，世界范圍內兩家生產商可制造此類鉆機，價格昂貴，對于鉆井方式的選擇或者鉆機的選擇，應充分結合后期支護成本投入的計算結果比較和分析。

群井瓦斯地面抽采，無疑將提升瓦斯的日出氣量，對于降低未采區瓦斯濃度水平和提升瓦斯抽采量具有重要的意義，但對整體煤層頂板結構和煤層間巖石結構容易造成破壞，嚴重程度取決于巖石結構以及群井密度，對于煤炭資源后續開采過程中的支護要求更高，具有一定的安全問題，一方面應該重視和分析，是否仍存在對于頂板結構破壞帶來的其他衍生問題，另一方面需詳細計算，對于后期的支護及其他安全投入成本將造成多大影響。

以瓦斯治理為重點，大力推進技術創新，在地面垂直鉆井瓦斯抽采技術、瓦斯抽采與利用關鍵參數研究、高位鉆孔“以孔代巷”瓦斯抽采技術、綜放工作面覆巖卸壓瓦斯富集區域識別和高效抽采技術研究等多項瓦斯治理研究工作，為瓦斯治理技術創新和精準抽采，積極引進瓦斯治理先進技術及成熟經驗，對礦井抽采利用瓦斯、施工鉆孔、主要回風巷道改造大修等瓦斯綜合治理工程，提高區域預抽鉆孔、大直徑鉆孔預抽、頂板高位鉆孔施工和采前預抽瓦斯標準，引導和鼓勵礦井超前治理，以實現安全、瓦斯、防火、防治水“四零”目標，做好嚴防安全工作。

3 提高瓦斯抽采利用，開展卓有成效的探索

瓦斯作燃料優點很多，瓦斯燃燒發熱量高，廢氣排放少，清潔又經濟，充分利用好瓦斯使其變害為寶，1m3瓦斯的熱值相當于1.22kg標準煤，可發3.5kW時左右的電用瓦斯可替代汽油當汽車燃料，1m3瓦斯相當于1公升優質汽油，是常規天然氣最現實可靠的補充或替代能源。瓦斯發電裝機容量超過100萬kW。為此，國家為積極推動瓦斯綜合利用，政府從財政、上網電價等多方面給予扶植，也有相關政策引導和激勵，國務院于2006年下發專門文件，并配套出臺多項政策鼓勵、扶持瓦斯開發利用。盡管如此，仍存在一些小煤礦覺得手續繁瑣，為圖省事選擇將瓦斯直接排放了事的現象，既污染環境又浪費了資源。我們應多借鑒在瓦斯利用方面做得好的成功案例，例如陜煤集團銅川礦業就是“以抽定產、以風定產、裝備升級、技術突破、工程先行、管理創新、持續改進”的總體思路，更新理念，加大安全投入，積極實施“抽、掘、采”平衡調整和超前區域預抽，促進瓦斯治理形勢持續穩定向好發展。

4 結語

先進理念引領超前決策是關鍵，瓦斯不治，礦無寧日，瓦斯事故是可以預防和避免的。從根本上轉變瓦斯治理觀念，完善地面抽采系統，將作業區瓦斯控制在常量以下，將“杜絕瓦斯超限”作為瓦斯管理的最根本要求，將“瓦斯精準抽采”的瓦斯治理戰略，實現瓦斯治理由“被動治理”向“主動超前治理”轉變。