礦井瓦斯高效抽采技術管理
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0引言
一些煤礦企業特別是瓦斯抽采起步較早的高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井在瓦斯抽采技術上存在一定缺陷，導致在抽采過程中抽采效果差，抽采效率低，不但沒有“變廢為寶”，反而因為瓦斯抽采技術管理不到位引發生產安全事故。而今隨著煤炭煤層氣工業的發展，通過對抽采技術采取一系列管理措施，部分高突礦井瓦斯抽采效益凸顯，不僅杜絕了事故，且提高了經濟效益和社會效益。
1礦井瓦斯抽采的必要性
1.1瓦斯對煤炭生產造成威脅
礦井瓦斯事故對煤礦安全開采造成了嚴重威脅并制約著中國煤炭工業健康發展。以CH4等輕烴為主的煤礦瓦斯，遇火極易發生燃燒爆炸。瓦斯爆炸造成的沖擊波會摧毀通風系統，造成火災，伴隨產生大量CO氣體使大批現場作業人員中毒窒息死亡。因此不論是高瓦斯礦井減少瓦斯涌向作業地點，還是煤與瓦斯突出礦井降低煤層瓦斯含量、瓦斯壓力防治瓦斯突出，瓦斯抽采都不失為治本之策，應作為煤礦“一通三防”之重中之重加以實施。
1.2瓦斯是清潔能源
瓦斯是煤炭的伴生產物，是大自然留給人類的比煤﹑石油更加清潔的能源。瓦斯可作為人們日常生活中所需燃料，現有技術進步使得低濃度瓦斯可用來發電，用來生產CH2O等工業原料，可給煤炭企業貢獻相當可觀的經濟效益[1]。但一些煤炭企業只注重于煤炭產出，瓦斯抽采只限于抽采達標甚至未達標違法生產，由于瓦斯抽采管理差，瓦斯抽出量少，濃度低于30%，利用渠道有限，絕大多數排入大氣，實際造成極大的資源浪費。
1.3瓦斯排放造成環境污染
CH4本身就是一種溫室氣體，其產生的溫室效應是CO2的20倍。由哥本哈根會議可看出各國逐步將低碳經濟作為發展策略，而中國以前的瓦斯排放顯然不符合低碳要求。通過瓦斯高效抽采技術的應用，大部分瓦斯會被集中起來統一利用，大幅減少風排量，減少環境污染，適應當前最嚴格的環保要求。
2中國煤礦瓦斯高效抽采技術的發展狀況
中國煤礦瓦斯高效抽采技術主要體現為下列四種情況。2.1低透氣性煤層瓦斯抽采在煤層透氣性較差的高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井，過去由于抽采技術滯后，直接布孔抽采瓦斯技術使得瓦斯抽采工程量過大，瓦斯抽采需要的時間過長，抽出的瓦斯量與煤層瓦斯含量比值過小，抽放效果差還嚴重制約了煤礦安全生產[2]。之后，中國試驗研究了多種增透技術如水力割縫技術﹑水力壓裂增透技術﹑深孔預裂控制爆破技術﹑網格式穿層鉆孔技術等。通過這些新技術來提高煤層透氣性，降低了煤層突出危險性。2.2高透氣性煤層瓦斯抽采瓦斯抽采在中國撫順高透氣性特厚煤層中首次使用就取得很好效果。這與抽采煤層本身性質有至關重要的關系，由于煤層的高透氣性，抽采鉆孔有效半徑明顯增加，抽采達標所需抽采時間明顯減少，抽采后煤層殘余瓦斯含量和采掘過程中涌入作業空間的瓦斯量明顯較少，作業環境得到了明顯改善，煤炭生產安全系數明顯加大。2.3鄰近層卸壓瓦斯抽采鄰近層卸壓瓦斯抽采在山西陽泉首次使用。從相鄰煤層向主采煤層施工大直徑抽采鉆孔，鉆孔終孔直達采掘工作面采動影響范圍，受采動影響，在采掘面附近形成大量裂隙通道，為瓦斯從煤層中順抽采壓差進入抽采鉆孔、抽放管路提供了便利。鄰近層卸壓瓦斯抽采的優點是抽采鉆孔利用率高，工作面抽采率高，可有效解決回采工作面上隅角瓦斯問題。此后，鄰近層卸壓瓦斯抽采技術在擁有鄰近層抽采條件的礦區被推廣應用[3]。
3礦井瓦斯高效抽采技術的管理
3.1系統控制管理方面
煤礦應根據國家瓦斯抽采利用相關政策規定做好瓦斯抽采規劃、抽采設計，制定抽采計劃、瓦斯抽采利用管理制度、操作規程。要嚴格按照設計組織實施瓦斯抽采工程，認真組織對瓦斯抽采相關技術報告、安全措施的審核認定，和對抽采工程質量的驗收評定。定期對井上下抽放設施如抽放管網、閥門、防水除渣裝置、計量裝置進行檢查維護，及時掌握各區域瓦斯抽放參數情況并根據參數變化及時作出調整。將瓦斯抽采系統納入安全監控系統管理范疇，在各鉆場、抽采單元、抽放主干支管、抽放泵站設傳感器，對各地點抽放濃度、流量、壓力等參數進行實時監控，及時發現抽放系統異常情況進行處置[4]。煤礦應鼓勵職工在提高瓦斯抽采利用方面的發明創造，相關領導應定期組織對瓦斯抽采利用實測和監控實時數據的研究分析，提出進一步提高瓦斯抽采利用效果的意見建議，煤炭企業還應加大和專業科研院校在瓦斯抽放利用方面的合作，不斷補充完善本礦井瓦斯高效抽采利用技術管理體系，提升瓦斯抽采利用管理水平。
3.2工藝流程管理方面
實施瓦斯抽采工程時，根據實踐，認為應著重做好以下工作：a)確保鉆孔孔口壓力達到預抽瓦斯鉆孔不低于13kPa、卸壓瓦斯鉆孔不低于5kPa的規定，這就需在施工鉆孔時嚴格掌握施鉆傾斜角，使鉆孔涌水能自行及時排出，鉆場支管布置高度不能高出孔口過大，防止接抽管積水人為增加抽放阻力，煤層含水量較大的，應在抽放鉆孔接抽處設置放水器，及時排出孔內積水，應避免將鉆孔布置在軟分層防止塌孔，煤層堅固性系數較低的范圍布置抽放鉆孔還應安裝鉆孔管防止鉆孔塌孔[5]；b)選用正確的封孔方法，應根據頂幫壓力顯現程度、煤層軟硬程度、地質構造情況、鉆孔服務年限和功能選用封孔器封孔、聚氨酯封孔、黃泥封孔、水泥砂漿封孔等；c)充分利用采動影響形成的裂隙進行卸壓抽放，采煤工作面上隅角高位鉆孔終孔位置應延伸到空區裂隙帶，兩順槽預抽鉆孔一般在距離開切眼5m～10m處抽放效果明顯，在相鄰工作面回采后形成的應力集中范圍布置鉆孔抽放效果也會顯著增強。
作者：曹東亮 單位：晉城市煤礦安全管理中心