淺析深部煤與瓦斯共采戰略思考

李銘輝

摘 要：我國擁有十分豐富的煤炭儲量，但是由于社會對煤炭資源需求量的不斷增加以及我國煤炭資源開采速度較快，從而導致我國在進行深部煤炭開采過程中面臨著非常嚴重的瓦斯問題，目前，我國已經成為了世界上瓦斯災害最嚴重的國家之一，而要想進一步提升深部煤開采的安全性，就必須要提升深部煤層與瓦斯的共同開采力度。本文主要針對深部煤與瓦斯共采戰略進行了深入分析，進一步明確了我國目前深部煤層與瓦斯共采在長遠發展戰略。

關鍵詞：深部煤;瓦斯;共采戰略;科學發展

煤炭資源長期以來一直都是我國主要的能源供應形式，在所有的一次性能源中煤炭資源占有的比例超過了75%。但是由于我國煤炭開采速度以及開采深度的不斷增加，到目前煤炭礦井開采深度已經達到了1000m左右，甚至在一些區域煤炭開采程度已經達到了1500m。深部煤層開采過程中會面臨非常嚴重的瓦斯災害問題，而目前我國煤層中馬斯總量超過了38.98萬億m3，而這僅僅是淺層瓦斯資源含量，而因為多數的煤礦礦井下煤層透氣性相對較低，因此瓦斯開采難度非常大，得整個礦山的安全開采造成嚴重威脅。因此針對深部煤層與瓦斯共采戰略進行深入分析具有非常重要的現實意義。

1 我國煤礦煤與瓦斯共采現狀

1.1 巷道法煤與瓦斯共采

巷道法主要指的是在充分結合煤層實際的賦存狀況以及現有的開采技術條件后，在在礦井下合理的布置一個專門用來進行瓦斯抽采的巷道，然后再巷道內部通過合理布置鉆孔來實現煤層瓦斯的抽采。在針對含量較高透氣性較差的煤層進行開采的過程中巷道法煤與瓦斯共采技術能夠有效提升開采的安全性和效率，其不僅能夠實現首采層工作面回采過程中瓦斯涌出現象的有效控制，而且還能夠進一步提升首采層工作面回采的安全性，與此同時還能夠最大程度降低卸壓層內部瓦斯的含量以及壓力，通過該技術的實施，能夠有效的將高瓦斯突出危險煤層有效轉化為低瓦斯無突出危險煤層，在此基礎上就能夠實現卸壓層煤和瓦斯安全、高效的開采。下圖1所示為順層鉆孔預抽煤層瓦斯示意圖。

1.2 留巷鉆孔法無煤柱煤與瓦斯共采

在充分綜合高瓦斯含量、高地層應力、高地層溫度、低透氣性煤層群開采過程中相關技術難題后，最終提出了無煤柱沿空留巷，其主要是在煤層采空區邊緣位置保留原有的回采巷道，這樣就能夠在礦井中形成外型的通風系統，這樣就能夠有效消除礦井中上隅角經常出現的瓦斯激流現象，有效降低整個回采系統中瓦斯災害問題;首先針對相鄰的兩個區段進行連續煤層開采的過程中，這樣就能夠在礦井下地層中形成大范圍的連續卸壓區域，這樣就能夠有效提升煤層的透氣性;然后針對原有的專用瓦斯抽采巖巷合理的使用留巷進行替代，然后在留巷內部合理的布置鉆孔抽采卸壓區，并合理利用采空區來進行瓦斯卸壓，在此基礎上就能夠實現煤與卸壓瓦斯的同步開采推進，通過該方法的應用，很好的解決了傳統開采模式下高瓦斯含量、高地層應力、高地層溫度煤炭群深部開采過程中所面臨的瓦斯治理、巷道支護等多種安全性問題，不僅實現了對礦井中瓦斯的合理治理，與此同時也實現了煤炭資源與瓦斯資源的安全開采，而且還能有效降低煤炭開采成本，實現了對資源的有效節約，進一步提升了煤炭的采出率，實現了對瓦斯排放的有效控制，為煤炭企業創造了巨大的經濟效益和環境效益。

2 深部煤層煤與瓦斯共采面臨問題分析

2.1 深部開采存在巨大災害威脅，煤與瓦斯共采矛盾突出

隨著目前煤炭礦井開采深度的不斷增加，煤層中瓦斯壓力、瓦斯含量、地層應力、瓦斯涌出等各種問題不斷增加。首先，隨著煤炭開采的不斷進行深部高瓦斯含量煤層逐漸轉化為了突出煤層，在煤炭開采過程中，瓦斯事故發生的頻率較高，而與淺層瓦斯主導性突出災害相比較，深部礦井中應力主導非常突出，各種復合型動力災害突出強度不增加，而且誘發瓦斯災害因素更加復雜，各種災害在礦井下通過耦合作用互相起到強化作用，從而使得深部煤礦開采過程中面臨的安全威脅進一步增加。其次，由于深部煤層中瓦斯含量以及壓力都非常高，而深部煤層透氣性相對比較差，導致實際進行瓦斯抽采的過程中難度進一步增加，煤與瓦斯共采矛盾非常突出。

2.2 深部煤層瓦斯抽采流動的基礎理論薄弱

通常情況下非均質性的煤炭巖層以及馬斯含量較高的煤層具有非常明顯的非達西流特性，而目前所有針對煤層瓦斯抽采開展的研究僅僅局限在了數學分析方面，并沒有針對這種情況開展大量的實驗以及工程試驗研究，與此同時，針對瓦斯富集以及流動理論等對煤層以及開采影響空間相關方面的研究并沒有取得實質性進展，導致在實際進行預測煤層瓦斯涌出量、抽采產能的時候通常情況依靠的都是經驗數據支撐，而這種方法的實際應用效果并不明顯。

3 深部煤層煤與瓦斯共采發展對策

3.1 強化理論研究，突破理論研究瓶頸

3.1.1 強化深部高瓦斯低透氣性煤層改性增透機理研究

必須要針對深部高低層應力、高瓦斯壓力、松軟煤層環境下受到多相多場耦合作用的煤巖水力沖孔、水力壓力等各種特殊物理場具體響應以及深孔爆破相關改性增透機理以及相關深部煤層參透規律進行不斷研究，并針對低滲透性松軟煤層水平井分段壓裂技術、TRD增產改造等相關的增透抽采技術基本運行原理進行不斷摸索，這樣才能夠為開采條件、地質條件具有差異性的煤層進一步改善透氣性，有效提升瓦斯抽采效率提供科學的數據支撐和有效指導。

3.1.2 深部煤層瓦斯抽采流動及高效抽采基礎研究

必須要針對瓦斯含量高、非均質性強的煤巖層瓦斯抽采流動基礎理論進行深入研究，并針對井下煤層以及采掘空間內部瓦斯富集、瓦斯流動特征以及不同抽采條件下礦井中瓦斯具體流動規律進行深入分析，并針對多種應力場、瓦斯場多場耦合建立起相應的煤層瓦斯抽采流場數學模型，在此基礎上，就能夠針對瓦斯涌出量、瓦斯抽采產能等各種數據進行精確預測。

3.2 強化政策支持，鼓勵煤礦瓦斯開發

3.2.1 健全體制

必須要始終堅持安全、科學的發展理念，各級政府部門必須要不斷強化完善相應的管理體系，將企業的主體責任進行明確落實，要充分依靠科學技術來實現健康發展。緊緊圍繞瓦斯安全抽采利用建立起相應的煤炭開發、瓦斯抽采到機制，并進一步簡化相關項目審批程序，實現瓦斯抽采管理長效機制。

3.2.2 完善政策法規

必須要針對現狀制定出完善的煤礦瓦斯產業管理機制，緊緊圍繞煤層氣、煤炭礦權管理但核心內容，不斷強化煤層氣開發企業與煤炭企業有效合作，要堅決遵循先采氣、后采煤的基本組織原則，這樣才能進一步促進煤層氣以及煤炭資源高效開發。

4 結束語

隨著煤炭開采速率不斷提升，導致淺層煤炭資源逐漸枯竭，而深部煤炭開采會面臨著嚴重的瓦斯災害威脅，因此必須要針對深部煤層煤與瓦斯共采技術進行深入研究，這樣才能有效提升深部煤層煤與瓦斯共采的安全性，實現能源的有效利用。

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