綜放工作面瓦斯抽采綜合治理技術(shù)

李 虎

（國家能源集團(tuán)朔州煤業(yè)有限公司 山西朔州 036000）

引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得我國對(duì)能源的需求度日益增加，瓦斯作為一種相當(dāng)重要的清潔能源，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著極為顯著的使用價(jià)值，隨著科技技術(shù)水平的不斷提高，我國煤與瓦斯的抽采思想和共采技術(shù)也已得到了較大提升。通過不斷地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程探索，實(shí)地考察影響綜放工作面瓦斯涌出來源及各種因素，目前已經(jīng)逐步形成了包括掘進(jìn)、本煤層、上隅角、高抽巷等瓦斯預(yù)抽技術(shù)的綜放開采治理和質(zhì)量管理體系，從根源上對(duì)瓦斯超限等問題開展治理。

1 影響綜放工作面瓦斯抽采中瓦斯超限的主要因素

結(jié)合相關(guān)理論分析和實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，影響綜放工作面瓦斯抽采中瓦斯超限的因素主要有兩個(gè)，一是工作面上的超厚煤層受到高強(qiáng)度的綜放開采，導(dǎo)致瓦斯噴涌，二是放頂煤工藝影響著采空區(qū)的采動(dòng)致使其區(qū)域的瓦斯向工作面涌動(dòng)。針對(duì)本煤層瓦斯治理，一般采用先抽后采、邊抽邊采的手段，針對(duì)采空區(qū)瓦斯治理，則可以選擇運(yùn)用埋管抽采和均壓通風(fēng)等技術(shù)手段。近年來，我國在工作面采空區(qū)的瓦斯治理方面取得了較大的成果，高位抽放巷、高位鉆場(chǎng)長鉆孔、地面鉆井等抽采技術(shù)也得到了廣泛利用。

2 綜放工作面瓦斯抽采綜合治理技術(shù)

2.1 順層鉆孔全程預(yù)抽瓦斯技術(shù)

由于受到地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力的影響，煤層內(nèi)部通常會(huì)出現(xiàn)各種裂縫，瓦斯能夠通過這些裂縫進(jìn)行移動(dòng)，順層鉆孔預(yù)抽是指在工作面煤層巷道內(nèi)向煤體進(jìn)行順層鉆孔施工，抽采其瓦斯以消除煤體的區(qū)域性危險(xiǎn)。在工作面回采之前，以合理的間距在回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷的煤體工作面之間設(shè)置水平鉆孔，使抽采鉆孔均勻的分布在整個(gè)工作面中，增強(qiáng)原煤的透氣性[1]。在鉆孔的負(fù)壓影響之下，煤層中存在的瓦斯會(huì)逐漸流動(dòng)擴(kuò)散至各個(gè)鉆孔之中，隨即被抽出。這種順層長鉆孔使用方法較為靈活，消耗材料較少、施工速度較快，成本較低，可以有效運(yùn)用在不同地區(qū)不同要求的煤層瓦斯抽采工程中。在鉆孔過程中要控制壓力，保持勻速鉆進(jìn)以確保鉆孔的良好成型，此外，還可以適當(dāng)擴(kuò)大鉆孔直徑，增加鉆孔數(shù)量和強(qiáng)度并及時(shí)用套管封孔以增多抽采通道，滿足瓦斯大抽采量的需求[5]。

2.2 高位走向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)

開采煤層時(shí)，瓦斯積聚在離層的裂縫中，離層分布狀態(tài)和覆巖的斷裂也影響著瓦斯的流動(dòng)，當(dāng)采空區(qū)的面積達(dá)到一定程度時(shí)，層間貫通的導(dǎo)氣裂隙在平面上呈現(xiàn)出O型特征，成為回采期間瓦斯向采空區(qū)流入的主通道[2]。為了將積聚在采空區(qū)的瓦斯抽采出去，防止瓦斯向工作面與上隅角移動(dòng)，可以運(yùn)用高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù)在高位環(huán)形處進(jìn)行高抽巷鉆孔抽放。在此過程中，應(yīng)詳細(xì)分析巖層性質(zhì)和成孔性，盡量將鉆孔布置在較為穩(wěn)定的巖層之中，確保鉆孔的完整性以達(dá)到抽采效果。

2.3 采空區(qū)密閉埋管抽采技術(shù)

隨著工作面的不斷推進(jìn)，采空區(qū)的遺煤愈來愈多，上下鄰近層的卸壓范圍逐步擴(kuò)大，瓦斯擴(kuò)散、滲流入采空區(qū)，當(dāng)工作面的風(fēng)量無法使匯入的瓦斯?jié)舛认麥p至百分之一一下時(shí)，上隅角的瓦斯?jié)舛缺銜?huì)超限[3]。因此，為了控制上隅角瓦斯?jié)舛?，一方面需要加大工作面的風(fēng)量，另一方面要減少采空區(qū)的漏風(fēng)流向工作面，避免引發(fā)采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定。在實(shí)地開采過程中，在瓦斯尾巷的兩幫或者回風(fēng)巷設(shè)立進(jìn)行瓦斯抽采的管道，利用抽采負(fù)壓作用對(duì)瓦斯進(jìn)行逐段抽采。高位走向鉆孔與采空區(qū)埋管抽采這兩種方式都是采用邊采邊抽的手段對(duì)上隅角瓦斯含量進(jìn)行限制。

3 綜放工作面瓦斯抽采綜合治理技術(shù)的治理效果

瓦斯是一種重要的清潔能源，極具開發(fā)價(jià)值。目前瓦斯利用主要有兩種途徑，一是經(jīng)過簡單處理后加以直接利用，將瓦斯燃燒之后釋放的熱能轉(zhuǎn)化為電能，濃度較高的瓦斯用于民用和供暖供電，濃度較低的瓦斯則用來發(fā)電。這種利用方式對(duì)瓦斯質(zhì)量的要求不高，投資較少，經(jīng)濟(jì)效益顯著。二是將瓦斯提濃后作為天然氣的替代品直接應(yīng)用在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)上。瓦斯的合理利用在很大程度上能夠節(jié)省煤炭資源、減少二氧化碳的排放、減輕對(duì)溫室效應(yīng)的推動(dòng)、降低瓦斯直接排放對(duì)環(huán)境的破壞力度。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)能源的不斷需求，我國煤礦產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，礦井中也蘊(yùn)藏著巨大的瓦斯含量。我國目前普遍采用的井工開采方式很容易產(chǎn)生礦井瓦斯，生產(chǎn)能力較強(qiáng)和開采深度較大的礦井中涌出的瓦斯量也相對(duì)較大，存在著有較大的安全隱患，也在很大程度上限制了礦井的持續(xù)發(fā)展[4]。

通風(fēng)技術(shù)和通風(fēng)設(shè)施的有效應(yīng)用在很大程度上降低了采取瓦斯的涌出量。在井下引進(jìn)綜合治理技術(shù)有助于保證開采工作的順利開展。通過運(yùn)用順層鉆孔預(yù)抽技術(shù)，可以在回采之前達(dá)到超前預(yù)抽的效果，使預(yù)抽指標(biāo)能夠滿足相關(guān)要求。利用上隅角插管抽采技術(shù)可以切實(shí)解決上隅角瓦斯積聚問題，在回采期間邊采邊抽，能夠使工作面上隅角和回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛染３衷趫?bào)警值內(nèi)。雙控氣相壓裂、水力壓裂、沖孔造穴等技術(shù)目前也廣泛應(yīng)用于各大突出礦井中，通過在區(qū)域內(nèi)實(shí)施綜合防突措施，可以將有突出危險(xiǎn)的煤層轉(zhuǎn)變?yōu)闊o突出危險(xiǎn)的區(qū)域，能夠在很大程度上避免出現(xiàn)瓦斯事故，確保開采安全，保障煤礦生產(chǎn)的正常銜接。多種多樣的瓦斯治理技術(shù)使得瓦斯抽采效果得到了顯著提升，進(jìn)一步滿足了現(xiàn)代化煤礦建設(shè)的開采需要。

結(jié)語

近些年來，國家大力支持建設(shè)資源節(jié)約和環(huán)境友好型社會(huì)，并為此制定了一系列針對(duì)瓦斯利用的政策方針，這些在很大程度上降低了企業(yè)的運(yùn)營成本，促進(jìn)了煤礦產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，對(duì)瓦斯的合理利用有助于減少對(duì)環(huán)境的破壞，可以顯著提高對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度。各相關(guān)單位應(yīng)加大對(duì)潔凈煤技術(shù)研究開發(fā)的投資力度，積極組織專職技術(shù)人員攻堅(jiān)克難、不斷改進(jìn)鉆孔技術(shù)、增強(qiáng)消突效果，盡快突破瓦斯治理難題，提升瓦斯抽采效果[6]。在煤礦開采過程中，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)致力于提高瓦斯治理能力，提升瓦斯治理水平，明確瓦斯治理標(biāo)準(zhǔn)，大力推廣創(chuàng)新型技術(shù)，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。此外，管理者還需提高自身節(jié)能減排意識(shí)，強(qiáng)化節(jié)能減排管理體系，落實(shí)責(zé)任主體，以積極態(tài)度加快新型煤炭產(chǎn)業(yè)的建設(shè)步伐。