加大礦井瓦斯抽采率提高礦井瓦斯利用率

摘 要：煤炭、石油以及天然氣這三種是我國主要的一次能源，在我國主要能源體系中其中煤炭就占據(jù)了90%多。從現(xiàn)階段我國的能源結(jié)構(gòu)特征總體來看，已逐漸的呈現(xiàn)出一種特征--以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)。我國的煤炭資源總量占據(jù)世界總量的第二位，約為5.6萬億t，在這5.6萬億t中其中已探明的儲量就為1億萬t，現(xiàn)占世界煤炭總儲量的11%。目前我國的天然氣資源以及石油資源非常短缺，再加上人均水資源相對不足，現(xiàn)階段煤炭已是保障國家能源安全的重要資源。

關(guān)鍵詞：瓦斯抽采;瓦斯利用;抽采方法

在煤炭開采礦井中瓦斯是一種非常常見的爆炸氣體之一，如果一旦礦井內(nèi)的瓦斯氣體含量達(dá)到5%-15%之間就極有可能會引起爆炸，甚至還會引起瓦斯燃燒。因此，在大部分人們的認(rèn)知中還只認(rèn)為瓦斯是一種非常危險(xiǎn)的有害氣體，但事實(shí)上瓦斯還是一種非常常見的氣體能源，如果我們能夠?qū)ζ溥M(jìn)行一個(gè)合理的利用與開發(fā)，那么瓦斯也能夠同天然氣、石油以及煤炭等能源為我們、為社會、為國家?guī)砗芎媒?jīng)濟(jì)效益[1]。本文簡單的闡述了山西沁和能源集團(tuán)有限公司本部礦井的瓦斯抽采與利用情況，提出了幾點(diǎn)有效加大礦井瓦斯抽采率提高礦井瓦斯利用率的建議，僅供大家參考。

1 礦區(qū)情況

沁和能源集團(tuán)是鵬飛集團(tuán)旗下的一家區(qū)域分公司。沁和能源集團(tuán)成立于2001年，自成立以來沁和能源集團(tuán)一直堅(jiān)持以做大、做強(qiáng)煤炭產(chǎn)業(yè)為主線，走生產(chǎn)經(jīng)營以及資本經(jīng)營相結(jié)合的道路。經(jīng)過多年的良好發(fā)展沁和能源集團(tuán)已形成了較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模以及優(yōu)越的管理體系，現(xiàn)在其地方經(jīng)濟(jì)中起著一個(gè)舉足輕重的地位。沁和能源集團(tuán)業(yè)務(wù)范圍涉及多個(gè)方面，如煤炭開采、煤炭銷售、煤炭洗選以及酒店經(jīng)營和物業(yè)管理等方面。沁和能源集團(tuán)總資產(chǎn)超1.07億元，現(xiàn)有八座煤炭生產(chǎn)礦井以及一個(gè)瓦斯發(fā)電廠、五個(gè)洗煤廠以及兩條鐵路專用線;這些均地處于沁水煤田腹地。

沁水煤田腹地被稱為全國最大的煤田，是我國產(chǎn)煤最多的、大型的石炭三疊紀(jì)煤田。沁水煤田位處于山西省的中南部地區(qū)，并介于太行山、五臺山以及呂梁山和中條山之間，其面積約30萬km2。沁水煤田腹地生成于中生代末白堊紀(jì)，其盆地基底構(gòu)造層由元古界以及太古界所組成。雖然沁水煤田產(chǎn)煤最多的是石炭三疊紀(jì)煤炭，但實(shí)際上沁水煤田的煤系屬于華北型石炭二疊紀(jì);沁水煤田的含煤段發(fā)育在晚石炭世和二疊世;其中晚石炭世的本溪組以及太原組含煤地層最多，而二疊世的山西組以及下石盒子組含煤地層最多。本溪組組厚10m-50m;太原組組厚50m-150m，含煤層為7至10層，在這7-10層中有3-5層可以采煤，可采煤層總厚度為4m-10m;山西組組厚40m-110m，山西組含煤層在3-6層，其中有2到4層可以采煤，可采煤層總厚度為2m-7m;下石盒子組組厚90m-214m。沁水煤田礦井內(nèi)部的地質(zhì)結(jié)構(gòu)非常簡單，現(xiàn)屬于我國最優(yōu)越的，礦井瓦斯含量除東北地區(qū)隅陽泉一帶較高之外，部分礦井為高瓦斯礦井以及瓦斯突出礦井;其他大部分礦井都屬于低瓦斯礦井。

2 礦井瓦斯抽采工作及煤層氣利用現(xiàn)狀

2.1 礦井瓦斯抽采工作現(xiàn)狀

由于地殼板塊的運(yùn)動造成了我國普遍的煤炭賦存較深，從而導(dǎo)致我國煤炭的開采多為礦井開采。但隨著長時(shí)間的煤炭開采，不僅導(dǎo)致了絕大多數(shù)礦井內(nèi)的煤炭開采條件日益惡化，而且還逐漸加大了煤炭礦井內(nèi)的瓦斯含量以及瓦斯壓力，再加上本身煤炭礦井內(nèi)部的地質(zhì)條件就非常復(fù)雜，因此常常會在煤炭開采的過程中發(fā)生一些危險(xiǎn)事故，例如由瓦斯引起的瓦斯爆炸以及瓦斯燃燒和窒息事故等一些危險(xiǎn)故事，還有一些筆者就不在這一一列舉了，但是在眾多事故中屬瓦斯事故最為嚴(yán)重，一旦發(fā)生瓦斯事故不僅會對煤炭開采工作造成巨大的影響與威脅，甚至還會造成非常嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，除此之外還會給煤炭開采人員帶去嚴(yán)重的人身傷害，基于此，我們可以看出煤炭礦井瓦斯抽采工作是多么的重要。自2001年成立至今，山西沁和能源集團(tuán)有限公司有著多年的采礦實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，近年來山西沁和能源集團(tuán)有限公司逐漸的形成了一套較為完善的煤炭礦井瓦斯抽采技術(shù)體系，同時(shí)還建立了多座瓦斯抽采站，并配套安裝了多臺瓦斯抽采設(shè)備，現(xiàn)階段已在礦井瓦斯抽采方面取得了較好的成績[2]。

2.2 煤層瓦斯利用現(xiàn)狀

山西沁和能源集團(tuán)有限公司的煤層氣利用工作由分公司進(jìn)行管理。在八座生產(chǎn)礦井中都會有一座礦井瓦斯抽采站，而這些礦井瓦斯抽采站都會向煤層氣管理公司輸送瓦斯，并存儲在各管理公司的儲氣罐里面;然后再由各煤層氣管理公司向廣大用戶進(jìn)行供氣。現(xiàn)階段山西沁和能源集團(tuán)有限公司現(xiàn)有地面管路264000m，煤層氣儲氣罐共有12座，12座儲氣罐的儲氣能力約24.27m3，其瓦斯等級為高瓦斯，現(xiàn)采煤層為3#。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，山西沁和能源集團(tuán)有限公司2011年的瓦斯利用量為6488.6m3，利用率為78.16%。現(xiàn)階段山西沁和能源集團(tuán)有限公司煤層氣用戶約有21萬戶，主要用戶為工業(yè)用戶。

3 提升礦井瓦斯抽采率的技術(shù)途徑

3.1 鉆孔抽采技術(shù)

鉆孔抽采技術(shù)主要有三種：第一種是預(yù)抽鉆孔瓦斯抽采;第二種是采空區(qū)瓦斯抽采;第三種是圍巖鉆孔與泄壓鉆孔瓦斯抽采。預(yù)抽鉆孔瓦斯抽采不僅能夠在一定程度上消除瓦斯給開采工作帶來的威脅，還能夠在最大程度上提升礦井瓦斯的抽放率以及瓦斯使用率，更重要的是預(yù)抽鉆孔瓦斯抽采還能夠有效解決礦井瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)的問題。在實(shí)際開采過程中，很多時(shí)候我們都會開采出底版巖或者是頂板巖巷，一般情況下只有急傾斜煤層才會開拓出頂板巖巷，這個(gè)時(shí)候我們就需要采取預(yù)抽鉆孔瓦斯抽采。首先要在即將要進(jìn)行預(yù)抽的頂板巖巷邊界打出一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)，進(jìn)行施工時(shí)一定要選擇距離頂板巖巷與邊界上山內(nèi)一定距離的地方進(jìn)行施工;其次在施工時(shí)我們需要注意鉆孔的方式，必須要使用網(wǎng)格式鉆孔，最后才能進(jìn)行煤層氣預(yù)抽工作。在日常開采過程中，特別是在一些高瓦斯礦井中，從瓦斯治理以及使用方面來講的話如果施工條件允許的話，抽采人員必須要選擇預(yù)抽鉆孔瓦斯抽采，因?yàn)轭A(yù)抽鉆孔瓦斯抽采法不僅成孔速度快，而且煤層氣抽采效果還非常好。通常在礦井中一些采空區(qū)也會有瓦斯的產(chǎn)生，并會有一定的積累;如果我們能夠選擇適當(dāng)?shù)某椴煞椒▽Σ煽諈^(qū)瓦斯進(jìn)行抽采的話，那么也會在一定程度上提升瓦斯的抽采率，而埋管抽采法常用于采空區(qū)瓦斯抽采。在采用圍巖鉆孔瓦斯抽采以及泄壓瓦斯抽采技術(shù)時(shí)一定要注意，并不是鉆孔的位置越密集就越好，在采用圍巖鉆孔瓦斯抽采以及泄壓瓦斯抽采技術(shù)時(shí)必須要根據(jù)開采現(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境來確定[3]。

3.2 優(yōu)化封孔工藝

進(jìn)行鉆孔封孔是為了防止煤層瓦斯的泄露。對鉆孔進(jìn)行封孔也是一種提升煤層瓦斯抽采率的有效辦法。鉆孔封孔工作一共分為兩個(gè)部分：首先使用一種高分子樹脂材料對鉆孔進(jìn)行第一步的封孔工作;其次在使用水泥砂漿進(jìn)行第二步的封孔工作。但工作人員也要注意要將鉆孔封孔的長度控制在12m-16m之間。這種鉆孔封孔方式不僅能夠有效提升煤層瓦斯抽采率，還能夠?qū)⑺椴傻耐咚節(jié)舛忍嵘欢ǔ潭?，至少能夠提升?0%以上[4]。

3.3 引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備

對于煤礦煤層瓦斯開采工作來說，技術(shù)是一方面。而設(shè)

備就是另一方面，只有引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備采用大功率或者是大直徑的煤炭瓦斯抽采設(shè)備，才能有效的、大大的提升瓦斯抽采率。除此之外，各企業(yè)也要購進(jìn)一些低濃度瓦斯?jié)饪s設(shè)備，這樣才能夠有效減少瓦斯排放，在一定程度上提升煤炭礦井瓦斯的利用率。

4 結(jié)束語

總而言之，各企業(yè)在進(jìn)行煤礦瓦斯抽采工作時(shí)，一定要結(jié)合開采現(xiàn)場的實(shí)際情況來選擇適合的瓦斯抽取技術(shù)以及設(shè)備，這樣才能有效提升礦井瓦斯抽采率，提升瓦斯抽采率的同時(shí)就是在提升瓦斯的利用率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張星.高瓦斯礦井厚煤層瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2018，No.146（5）：4-6.

[2]裴佰林.淺談煤與瓦斯突出礦井瓦斯抽采精細(xì)化管理的不足與解決方法[J].商品與質(zhì)量，2018（6）：249-249.

[3]張志鵬.高瓦斯礦井工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)分析[J].消費(fèi)導(dǎo)刊，2020（6）：86-86.

[4]雷照源，郭超奇，等.深部高瓦斯礦井大采高工作面立體抽采瓦斯技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47（2）：82-87.

作者簡介：

賈林軍（1977- ），男，山西沁水人，本科學(xué)歷，職稱：工程師。