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礦井瓦斯高效抽采技術(shù)管理論文
0引言
一些煤礦企業(yè)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(shù)上存在一定缺陷，導(dǎo)致在抽采過(guò)程中抽采效果差，抽采效率低，不但沒(méi)有“變廢為寶”，反而因?yàn)橥咚钩椴杉夹g(shù)管理不到位引發(fā)生產(chǎn)安全事故。而今隨著煤炭煤層氣工業(yè)的發(fā)展，通過(guò)對(duì)抽采技術(shù)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(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1礦井瓦斯抽采的必要性
1.1瓦斯對(duì)煤炭生產(chǎn)造成威脅
礦井瓦斯事故對(duì)煤礦安全開采造成了嚴(yán)重威脅并制約著中國(guó)煤炭工業(yè)健康發(fā)展。以CH4等輕烴為主的煤礦瓦斯，遇火極易發(fā)生燃燒爆炸。瓦斯爆炸造成的沖擊波會(huì)摧毀通風(fēng)系統(tǒng)，造成火災(zāi)，伴隨產(chǎn)生大量CO氣體使大批現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)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(yè)地點(diǎn)，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(yīng)作為煤礦“一通三防”之重中之重加以實(shí)施。
1.2瓦斯是清潔能源
瓦斯是煤炭的伴生產(chǎn)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?nèi)粘Ｉ钪兴枞剂�，現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)步使得低濃度瓦斯可用來(lái)發(fā)電，用來(lái)生產(chǎn)CH2O等工業(yè)原料，可給煤炭企業(yè)貢獻(xiàn)相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益[1]。但一些煤炭企業(yè)只注重于煤炭產(chǎn)出，瓦斯抽采只限于抽采達(dá)標(biāo)甚至未達(dá)標(biāo)違法生產(chǎn)，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(shù)排入大氣，實(shí)際造成極大的資源浪費(fèi)。
1.3瓦斯排放造成環(huán)境污染
CH4本身就是一種溫室氣體，其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是CO2的20倍。由哥本哈根會(huì)議可看出各國(guó)逐步將低碳經(jīng)濟(jì)作為發(fā)展策略，而中國(guó)以前的瓦斯排放顯然不符合低碳要求。通過(guò)瓦斯高效抽采技術(shù)的應(yīng)用，大部分瓦斯會(huì)被集中起來(lái)統(tǒng)一利用，大幅減少風(fēng)排量，減少環(huán)境污染，適應(yīng)當(dāng)前最嚴(yán)格的環(huán)保要求。
2中國(guó)煤礦瓦斯高效抽采技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
中國(guó)煤礦瓦斯高效抽采技術(shù)主要體現(xiàn)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(guò)去由于抽采技術(shù)滯后，直接布孔抽采瓦斯技術(shù)使得瓦斯抽采工程量過(guò)大，瓦斯抽采需要的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，抽出的瓦斯量與煤層瓦斯含量比值過(guò)小，抽放效果差還嚴(yán)重制約了煤礦安全生產(chǎn)[2]。之后，中國(guó)試驗(yàn)研究了多種增透技術(shù)如水力割縫技術(shù)﹑水力壓裂增透技術(shù)﹑深孔預(yù)裂控制爆破技術(shù)﹑網(wǎng)格式穿層鉆孔技術(shù)等。通過(guò)這些新技術(shù)來(lái)提高煤層透氣性，降低了煤層突出危險(xiǎn)性。2.2高透氣性煤層瓦斯抽采瓦斯抽采在中國(guó)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(zhì)有至關(guān)重要的關(guān)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(dá)標(biāo)所需抽采時(shí)間明顯減少，抽采后煤層殘余瓦斯含量和采掘過(guò)程中涌入作業(yè)空間的瓦斯量明顯較少，作業(yè)環(huán)境得到了明顯改善，煤炭生產(chǎn)安全系數(shù)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(yáng)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(dá)采掘工作面采動(dòng)影響范圍，受采動(dòng)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(jìn)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(yōu)點(diǎn)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(wèn)題。此后，鄰近層卸壓瓦斯抽采技術(shù)在擁有鄰近層抽采條件的礦區(qū)被推廣應(yīng)用[3]。
3礦井瓦斯高效抽采技術(shù)的管理
3.1系統(tǒng)控制管理方面
煤礦應(yīng)根據(jù)國(guó)家瓦斯抽采利用相關(guān)政策規(guī)定做好瓦斯抽采規(guī)劃、抽采設(shè)計(jì)，制定抽采計(jì)劃、瓦斯抽采利用管理制度、操作規(guī)程。要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)組織實(shí)施瓦斯抽采工程，認(rèn)真組織對(duì)瓦斯抽采相關(guān)技術(shù)報(bào)告、安全措施的審核認(rèn)定，和對(duì)抽采工程質(zhì)量的驗(yàn)收評(píng)定。定期對(duì)井上下抽放設(shè)施如抽放管網(wǎng)、閥門、防水除渣裝置、計(jì)量裝置進(jìn)行檢查維護(hù)，及時(shí)掌握各區(qū)域瓦斯抽放參數(shù)情況并根據(jù)參數(shù)變化及時(shí)作出調(diào)整。將瓦斯抽采系統(tǒng)納入安全監(jiān)控系統(tǒng)管理范疇，在各鉆場(chǎng)、抽采單元、抽放主干支管、抽放泵站設(shè)傳感器，對(duì)各地點(diǎn)抽放濃度、流量、壓力等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)抽放系統(tǒng)異常情況進(jìn)行處置[4]。煤礦應(yīng)鼓勵(lì)職工在提高瓦斯抽采利用方面的發(fā)明創(chuàng)造，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)定期組織對(duì)瓦斯抽采利用實(shí)測(cè)和監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的研究分析，提出進(jìn)一步提高瓦斯抽采利用效果的意見建議，煤炭企業(yè)還應(yīng)加大和專業(yè)科研院校在瓦斯抽放利用方面的合作，不斷補(bǔ)充完善本礦井瓦斯高效抽采利用技術(shù)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(shí)施瓦斯抽采工程時(shí)，根據(jù)實(shí)踐，認(rèn)為應(yīng)著重做好以下工作：a)確保鉆孔孔口壓力達(dá)到預(yù)抽瓦斯鉆孔不低于13kPa、卸壓瓦斯鉆孔不低于5kPa的規(guī)定，這就需在施工鉆孔時(shí)嚴(yán)格掌握施鉆傾斜角，使鉆孔涌水能自行及時(shí)排出，鉆場(chǎng)支管布置高度不能高出孔口過(guò)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(yīng)在抽放鉆孔接抽處設(shè)置放水器，及時(shí)排出孔內(nèi)積水，應(yīng)避免將鉆孔布置在軟分層防止塌孔，煤層堅(jiān)固性系數(shù)較低的范圍布置抽放鉆孔還應(yīng)安裝鉆孔管防止鉆孔塌孔[5]；b)選用正確的封孔方法，應(yīng)根據(jù)頂幫壓力顯現(xiàn)程度、煤層軟硬程度、地質(zhì)構(gòu)造情況、鉆孔服務(wù)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(dòng)影響形成的裂隙進(jìn)行卸壓抽放，采煤工作面上隅角高位鉆孔終孔位置應(yīng)延伸到空區(qū)裂隙帶，兩順槽預(yù)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(yīng)力集中范圍布置鉆孔抽放效果也會(huì)顯著增強(qiáng)。
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