淺談鶴煤三礦瓦斯抽采及利用現(xiàn)狀

張宇昊

摘要： 隨著煤礦開采深度的不斷延深，隨著增大的還有瓦斯含量和壓力。尤其是對于高瓦斯礦井和突出礦井，瓦斯事故是其平時生產(chǎn)過程中最大的安全隱患。因此，治理煤礦瓦斯刻不容緩，治理煤礦瓦斯的壓力也是一項艱巨的任務(wù)，同時，煤礦瓦斯開發(fā)利用的前景也非常寬廣。煤礦瓦斯即是優(yōu)質(zhì)的清潔能源，也是制約煤礦開采時最大的安全隱患。加大煤礦瓦斯抽采利用，既能保障煤礦安全生產(chǎn)，又能增加清潔能源的利用，減少溫室氣體的排放，從而，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。本文簡述了鶴煤三礦瓦斯抽采現(xiàn)狀，提出了我礦在瓦斯抽采利用時，技術(shù)與裝備落后，抽采難度增大等問題，并針對性地提出了建議。

Abstract： With the continuous deepening of coal mining depth， and gas content and pressure are also increasing. Especially for high gas mines and outburst mines， gas accidents are the biggest potential safety hazards in the peacetime production process. Therefore， the governance of coal mine gas has no time to delay， and the management of coal mine gas is also a difficult task. At the same time， the prospects for the development and utilization of coal mine gas are also very broad. Coal mine gas is a high-quality and clean energy source. Increasing coal mine gas drainage and utilization will not only ensure safe production of coal mines， but also increase the use of clean energy and reduce greenhouse gas emissions， and thus protect the ecological environment. In this paper， the current status of gas extraction in the Third Coal Mine of Hebi Coal Mine is briefly introduced， the problems during the gas extraction and utilization are put forward， and suggestions are made.

關(guān)鍵詞： 鶴煤三礦；瓦斯抽采；瓦斯利用

Key words： Hebi Coal Mine No.3 Coal Mine；gas drainage；gas utilization

中圖分類號：TD713 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）12-0169-02

1 礦區(qū)簡介及瓦斯賦存情況

1.1 煤礦位置及基本情況

鶴煤三礦位于鶴壁煤田中部，南距鶴壁市區(qū)22km，距山城區(qū)北約4.4km，鶴山區(qū)南2.5km。東距京廣鐵路湯陰站22.5公里，礦區(qū)鐵路專線與京廣鐵路在湯陰連通。公路東到湯陰、南至鶴壁新區(qū)107國道相通，交通十分便利。在礦井北部，有F11、F3斷層，西部以二1煤層露頭為界，在南部與鶴煤五礦搭界，并有F16、F20斷層，深部至二1 煤-800m底板等高線。礦井南北走向5.5km，東西傾斜寬約3.1km。面積約為14.8997km2。

鶴煤三礦由武漢院在1956年設(shè)計，在1958年底投產(chǎn)，可采煤層以二1煤為主，原設(shè)計生產(chǎn)能力60萬t/a，立井暗斜井開拓，現(xiàn)主要采掘地區(qū)均布置在三水平。礦井通風(fēng)方式為多風(fēng)井抽出式。1989年以來實際產(chǎn)量穩(wěn)定在70～90萬t/a，2007年核定生產(chǎn)能力135萬t/a。三礦為鶴壁礦務(wù)局骨干礦井，曾被授予“中南一枝花”的美名。

1.2 礦區(qū)瓦斯賦存及涌出情況

三礦開拓已延深至四水平（-800m），根據(jù)本礦歷年來對瓦斯的監(jiān)測資料得知：礦井一水平絕對瓦斯涌出量一般在7m3/min以下，相對瓦斯涌出量一般在9m3/t以下，屬瓦斯礦井。二水平瓦斯涌出量比一水平有所增加，一般絕對瓦斯涌出量在9～20 m3/min之間，相對瓦斯涌出量一般在8～16 m3/t，平均在10m3/t以上，屬高瓦斯礦井。三水平瓦斯涌出量更高，絕對瓦斯涌出量平均51m3/min，相對瓦斯涌出量為10～20 m3/t，平均15.3 m3/t，瓦斯壓力為0.6～0.85MPa；據(jù)礦井瓦斯鑒定報告，2005～2013年礦井二1煤瓦斯絕對涌出量46.53～58.11m3/min，相對瓦斯涌出量17.00～23.98m3/t，均鑒定為高瓦斯礦井或瓦斯突出礦井。因此，隨著煤層埋藏深度的增加，礦井瓦斯涌出量有逐漸增大的趨勢。

2 煤礦瓦斯抽采的目的

煤礦瓦斯又稱煤層氣，是從煤與圍巖中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等組成的混合氣體，甲烷（CH4）是其主要成分。通常在煤礦開采中礦井瓦斯是指煤層氣，煤層氣是礦井瓦斯的一種習(xí)慣叫法，其屬于有害氣體，并且由于其存在突出和爆炸的危險，很容易對煤礦的安全生產(chǎn)造成極大威脅。一般情況下，在煤礦礦井中一旦瓦斯體積分?jǐn)?shù)達(dá)到5～16%，瓦斯爆炸的可能性極大。煤體中儲存的瓦斯能與應(yīng)力能的釋放即為煤與瓦斯突出。若直接將煤礦瓦斯排放到大氣中，既浪費了瓦斯氣體，也會對環(huán)境造成極大污染。所以，雖然瓦斯綜合治理刻不容緩，但在具體的治理過程中需要兼顧煤礦的安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)兩個方面。煤礦瓦斯抽采的主要目的有：①確保礦井安全生產(chǎn)，減少煤礦瓦斯的涌出量，將工作面瓦斯含量控制在合理范圍內(nèi)；②減少煤層中瓦斯的儲存量，削減煤層中瓦斯與應(yīng)力的能量，避免煤與瓦斯突出的安全事故發(fā)生；③研發(fā)使用清潔能源；④確保環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，盡量降低對環(huán)境的污染和破壞。

3 瓦斯抽采

鶴煤三礦瓦斯抽采以地面永久抽采系統(tǒng)抽采為主，井下臨時泵抽采為輔的瓦斯抽采格局。三礦瓦斯抽采系統(tǒng)建于1979年，原泵為2YK—27型水環(huán)式真空泵，后來經(jīng)過改造，目前地面永久抽放泵型號為2BEK720型水環(huán)式真空泵，抽放能力為500m3/min；井下臨時抽放泵型號為2BEC42型水環(huán)式真空泵，抽放能力為130m3/min。

3.1 抽采系統(tǒng)

三礦現(xiàn)有兩個抽放泵站，7臺泵。地面抽放泵站有四臺泵（使用兩臺，備用兩臺），主要抽采井下本煤層鉆孔、穿層鉆孔等抽采的瓦斯體積分?jǐn)?shù)以10～30%的為主，通過井下抽放管路、井筒至地面瓦斯抽放泵站；井下二水平北翼泵站有三臺泵（使用兩臺，備用一臺），帶抽3204工作面高位裂隙鉆孔，3204工作面采空區(qū)抽放。

3.2 抽采技術(shù)

目前，瓦斯治理技術(shù)措施大致包括：瓦斯抽采、煤層注水、超前鉆孔、松動爆破、開采解放層、瓦斯在線監(jiān)測等，然而，瓦斯抽采是最具有效的方法之一。三礦實現(xiàn)了地面抽放泵站帶抽本煤層鉆孔、穿層鉆孔，井下抽放泵站帶抽高低位頂板裂隙鉆孔、煤壁淺孔、上隅角埋管的分源抽放、分源治理格局。

3.3 提高礦井的抽采率的方法

煤礦瓦斯抽采方法多種多樣，在實際的選用過程中應(yīng)結(jié)合本礦的具體情況，選用煤礦瓦斯抽采效率更高的瓦斯抽采方式。下面，針對鶴煤三礦，筆者介紹兩種瓦斯抽采方式：第一、井下穿層鉆孔抽采方法。該方法是目前煤礦被保護(hù)層卸壓瓦斯抽采最為常用的方式之一，其優(yōu)勢如下：①根據(jù)煤礦保護(hù)層以及被保護(hù)層賦存的特征以及層位之間的相對關(guān)系，可以有針對性地靈活調(diào)整抽采巷道以及進(jìn)行瓦斯抽采鉆孔。該技術(shù)的靈活性較強，瓦斯抽采鉆孔工程量較小，鉆孔布孔便捷。②瓦斯抽采效果良好，結(jié)合過往瓦斯抽采的效果，能夠隨時調(diào)整和優(yōu)化后期瓦斯抽采的技術(shù)工程，不斷提升卸壓瓦斯的抽采效果。第二、井下巷道抽采方法。井下巷道抽采瓦斯技術(shù)較為適合在被保護(hù)層位于斷裂帶的情況下，一般使用的方法有走向高抽巷方法、傾向高抽巷法?？傮w來說，在選擇煤礦瓦斯抽采方式的時候，要綜合考慮瓦斯的來源、自身礦井的生產(chǎn)條件以及抽放技術(shù)等。

4 鶴煤三礦瓦斯抽采利用存在的困難和問題

4.1 鶴煤三礦瓦斯抽采難度增大

鶴煤三礦隨著煤炭開采深度的增加，煤層中瓦斯的含量、壓力也日益劇增，深部開采透氣性差，抽采難度大；加上，巷道自身圍巖壓力大，變形嚴(yán)重，鋪設(shè)瓦斯抽放管路多處受擠壓，造成多處漏氣，因此，瓦斯抽采難度將進(jìn)一步增大。

4.2 瓦斯抽采技術(shù)與裝備落后

近年來雖然鶴煤三礦抽采率隨著抽放力度的加大，回采工作面基本實現(xiàn)本煤層預(yù)抽、高位裂隙抽放、采空區(qū)抽放、邊掘邊抽等綜合抽放方法，瓦斯抽放率有了較大提高，但總體水平在抽放行列仍然不是很超前。目前，該礦瓦斯平均利用率僅有40%，而其他主要采煤集團(tuán)的利用率均在50%以上。這說明，該礦的抽采技術(shù)與方法還是需要進(jìn)一步提高，使抽采效果精益求精。

4.3 鶴煤三礦瓦斯利用受限制

鑒于鶴煤三礦位于偏遠(yuǎn)落后的地區(qū)，抽采出來的瓦斯，只有一小部分供給煤礦自身使用，大部分瓦斯稀釋后，直接排空，難以充分得到利用，致使浪費。然而煤礦瓦斯發(fā)電入網(wǎng)價格又比較低，企業(yè)無利可圖，也在很大程度上限制了礦井瓦斯利用。

5 針對鶴煤三礦現(xiàn)狀，提出建議

①提高自身思想認(rèn)識，全面增強先抽后采瓦斯治理：“十二字”方針的自覺性，把瓦斯抽采利用真正的重視起來，正確處理采煤、掘進(jìn)和瓦斯抽采的關(guān)系，確保瓦斯抽采工作先行。②加大投入，進(jìn)一步加快相關(guān)設(shè)施建設(shè)。大規(guī)模新建高低濃度瓦斯發(fā)電站，立足自發(fā)自用，爭取富余的電量上網(wǎng)。加大井下抽采管路的建設(shè)，滿足高、低濃度瓦斯分源抽采，實現(xiàn)瓦斯最大的利用效率。③吸引和引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和裝備開發(fā)利用瓦斯的同時，要加大人才培養(yǎng)的力度，讓確實有真才實學(xué)和責(zé)任心強的人從事煤礦瓦斯的研究、開發(fā)和利用工作，培養(yǎng)出自己的瓦斯開發(fā)利用的小能手，為礦區(qū)可持續(xù)健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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