淺析深部煤與瓦斯共采戰(zhàn)略思考

李銘輝

摘 要：我國(guó)擁有十分豐富的煤炭?jī)?chǔ)量，但是由于社會(huì)對(duì)煤炭資源需求量的不斷增加以及我國(guó)煤炭資源開采速度較快，從而導(dǎo)致我國(guó)在進(jìn)行深部煤炭開采過程中面臨著非常嚴(yán)重的瓦斯問題，目前，我國(guó)已經(jīng)成為了世界上瓦斯災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，而要想進(jìn)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(duì)深部煤與瓦斯共采戰(zhàn)略進(jìn)行了深入分析，進(jìn)一步明確了我國(guó)目前深部煤層與瓦斯共采在長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略。

關(guān)鍵詞：深部煤;瓦斯;共采戰(zhàn)略;科學(xué)發(fā)展

煤炭資源長(zhǎng)期以來一直都是我國(guó)主要的能源供應(yīng)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(guó)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(jīng)達(dá)到了1000m左右，甚至在一些區(qū)域煤炭開采程度已經(jīng)達(dá)到了1500m。深部煤層開采過程中會(huì)面臨非常嚴(yán)重的瓦斯災(zāi)害問題，而目前我國(guó)煤層中馬斯總量超過了38.98萬(wàn)億m3，而這僅僅是淺層瓦斯資源含量，而因?yàn)槎鄶?shù)的煤礦礦井下煤層透氣性相對(duì)較低，因此瓦斯開采難度非常大，得整個(gè)礦山的安全開采造成嚴(yán)重威脅。因此針對(duì)深部煤層與瓦斯共采戰(zhàn)略進(jìn)行深入分析具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 我國(guó)煤礦煤與瓦斯共采現(xiàn)狀

1.1 巷道法煤與瓦斯共采

巷道法主要指的是在充分結(jié)合煤層實(shí)際的賦存狀況以及現(xiàn)有的開采技術(shù)條件后，在在礦井下合理的布置一個(gè)專門用來進(jìn)行瓦斯抽采的巷道，然后再巷道內(nèi)部通過合理布置鉆孔來實(shí)現(xiàn)煤層瓦斯的抽采。在針對(duì)含量較高透氣性較差的煤層進(jìn)行開采的過程中巷道法煤與瓦斯共采技術(shù)能夠有效提升開采的安全性和效率，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)首采層工作面回采過程中瓦斯涌出現(xiàn)象的有效控制，而且還能夠進(jìn)一步提升首采層工作面回采的安全性，與此同時(shí)還能夠最大程度降低卸壓層內(nèi)部瓦斯的含量以及壓力，通過該技術(shù)的實(shí)施，能夠有效的將高瓦斯突出危險(xiǎn)煤層有效轉(zhuǎn)化為低瓦斯無(wú)突出危險(xiǎn)煤層，在此基礎(chǔ)上就能夠?qū)崿F(xiàn)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(yù)抽煤層瓦斯示意圖。

1.2 留巷鉆孔法無(wú)煤柱煤與瓦斯共采

在充分綜合高瓦斯含量、高地層應(yīng)力、高地層溫度、低透氣性煤層群開采過程中相關(guān)技術(shù)難題后，最終提出了無(wú)煤柱沿空留巷，其主要是在煤層采空區(qū)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(fēng)系統(tǒng)，這樣就能夠有效消除礦井中上隅角經(jīng)常出現(xiàn)的瓦斯激流現(xiàn)象，有效降低整個(gè)回采系統(tǒng)中瓦斯災(zāi)害問題;首先針對(duì)相鄰的兩個(gè)區(qū)段進(jìn)行連續(xù)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(xù)卸壓區(qū)域，這樣就能夠有效提升煤層的透氣性;然后針對(duì)原有的專用瓦斯抽采巖巷合理的使用留巷進(jìn)行替代，然后在留巷內(nèi)部合理的布置鉆孔抽采卸壓區(qū)，并合理利用采空區(qū)來進(jìn)行瓦斯卸壓，在此基礎(chǔ)上就能夠?qū)崿F(xiàn)煤與卸壓瓦斯的同步開采推進(jìn)，通過該方法的應(yīng)用，很好的解決了傳統(tǒng)開采模式下高瓦斯含量、高地層應(yīng)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(hù)等多種安全性問題，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井中瓦斯的合理治理，與此同時(shí)也實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)資源的有效節(jié)約，進(jìn)一步提升了煤炭的采出率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯排放的有效控制，為煤炭企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)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(zāi)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(yīng)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(jìn)行深部高瓦斯含量煤層逐漸轉(zhuǎn)化為了突出煤層，在煤炭開采過程中，瓦斯事故發(fā)生的頻率較高，而與淺層瓦斯主導(dǎo)性突出災(zāi)害相比較，深部礦井中應(yīng)力主導(dǎo)非常突出，各種復(fù)合型動(dòng)力災(zāi)害突出強(qiáng)度不增加，而且誘發(fā)瓦斯災(zāi)害因素更加復(fù)雜，各種災(zāi)害在礦井下通過耦合作用互相起到強(qiáng)化作用，從而使得深部煤礦開采過程中面臨的安全威脅進(jìn)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(duì)比較差，導(dǎo)致實(shí)際進(jìn)行瓦斯抽采的過程中難度進(jìn)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(dòng)的基礎(chǔ)理論薄弱

通常情況下非均質(zhì)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(dá)西流特性，而目前所有針對(duì)煤層瓦斯抽采開展的研究?jī)H僅局限在了數(shù)學(xué)分析方面，并沒有針對(duì)這種情況開展大量的實(shí)驗(yàn)以及工程試驗(yàn)研究，與此同時(shí)，針對(duì)瓦斯富集以及流動(dòng)理論等對(duì)煤層以及開采影響空間相關(guān)方面的研究并沒有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，導(dǎo)致在實(shí)際進(jìn)行預(yù)測(cè)煤層瓦斯涌出量、抽采產(chǎn)能的時(shí)候通常情況依靠的都是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，而這種方法的實(shí)際應(yīng)用效果并不明顯。

3 深部煤層煤與瓦斯共采發(fā)展對(duì)策

3.1 強(qiáng)化理論研究，突破理論研究瓶頸

3.1.1 強(qiáng)化深部高瓦斯低透氣性煤層改性增透機(jī)理研究

必須要針對(duì)深部高低層應(yīng)力、高瓦斯壓力、松軟煤層環(huán)境下受到多相多場(chǎng)耦合作用的煤巖水力沖孔、水力壓力等各種特殊物理場(chǎng)具體響應(yīng)以及深孔爆破相關(guān)改性增透機(jī)理以及相關(guān)深部煤層參透規(guī)律進(jìn)行不斷研究，并針對(duì)低滲透性松軟煤層水平井分段壓裂技術(shù)、TRD增產(chǎn)改造等相關(guān)的增透抽采技術(shù)基本運(yùn)行原理進(jìn)行不斷摸索，這樣才能夠?yàn)殚_采條件、地質(zhì)條件具有差異性的煤層進(jìn)一步改善透氣性，有效提升瓦斯抽采效率提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐和有效指導(dǎo)。

3.1.2 深部煤層瓦斯抽采流動(dòng)及高效抽采基礎(chǔ)研究

必須要針對(duì)瓦斯含量高、非均質(zhì)性強(qiáng)的煤巖層瓦斯抽采流動(dòng)基礎(chǔ)理論進(jìn)行深入研究，并針對(duì)井下煤層以及采掘空間內(nèi)部瓦斯富集、瓦斯流動(dòng)特征以及不同抽采條件下礦井中瓦斯具體流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行深入分析，并針對(duì)多種應(yīng)力場(chǎng)、瓦斯場(chǎng)多場(chǎng)耦合建立起相應(yīng)的煤層瓦斯抽采流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，就能夠針對(duì)瓦斯涌出量、瓦斯抽采產(chǎn)能等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行精確預(yù)測(cè)。

3.2 強(qiáng)化政策支持，鼓勵(lì)煤礦瓦斯開發(fā)

3.2.1 健全體制

必須要始終堅(jiān)持安全、科學(xué)的發(fā)展理念，各級(jí)政府部門必須要不斷強(qiáng)化完善相應(yīng)的管理體系，將企業(yè)的主體責(zé)任進(jìn)行明確落實(shí)，要充分依靠科學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)健康發(fā)展。緊緊圍繞瓦斯安全抽采利用建立起相應(yīng)的煤炭開發(fā)、瓦斯抽采到機(jī)制，并進(jìn)一步簡(jiǎn)化相關(guān)項(xiàng)目審批程序，實(shí)現(xiàn)瓦斯抽采管理長(zhǎng)效機(jī)制。

3.2.2 完善政策法規(guī)

必須要針對(duì)現(xiàn)狀制定出完善的煤礦瓦斯產(chǎn)業(yè)管理機(jī)制，緊緊圍繞煤層氣、煤炭礦權(quán)管理但核心內(nèi)容，不斷強(qiáng)化煤層氣開發(fā)企業(yè)與煤炭企業(yè)有效合作，要堅(jiān)決遵循先采氣、后采煤的基本組織原則，這樣才能進(jìn)一步促進(jìn)煤層氣以及煤炭資源高效開發(fā)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著煤炭開采速率不斷提升，導(dǎo)致淺層煤炭資源逐漸枯竭，而深部煤炭開采會(huì)面臨著嚴(yán)重的瓦斯災(zāi)害威脅，因此必須要針對(duì)深部煤層煤與瓦斯共采技術(shù)進(jìn)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(shí)現(xiàn)能源的有效利用。

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