抽采利用技术在煤矿瓦斯防治中的有效应用

发表时间:2020/7/1   来源:《工程管理前沿》2020年9期   作者:杨松涛
[导读] 作为煤矿瓦斯灾害治理措施的瓦斯抽放方式早在20世纪50年代就已
        摘要:作为煤矿瓦斯灾害治理措施的瓦斯抽放方式早在20世纪50年代就已经发展为重要措施,并且已经在高瓦斯和突出矿井内进行应用。我国针对瓦斯防治制定的相应方针早在2002年就已经开始,那一阶段的防治方针是以先抽后采、以风定产、检测监控为主,同时对瓦斯抽放这一瓦斯治理措施重要性进行了重点强调。而相应《煤矿瓦斯治理和利用整体方案》的发布,是国家针对煤气层这一概念实行统一方式的首次体现,该方案中对采煤采气一体化概念进行了明确提及,同时在方案中改变了以往瓦斯治理措施的煤矿瓦斯抽放技术,并明确煤矿瓦斯抽采为主要治理技术,以此将煤矿瓦斯先采气后采煤、采煤采气一体化全新理念进行了确定,代表着煤矿开采的革新发展。
        关键词:抽采技术;煤矿瓦斯;有效应用
引言
        我国煤矿大部分煤层的透气性都很差,瓦斯含量也很高,加上煤矿本身开采条件恶劣,所以很容易发生瓦斯爆炸事故。这不仅会延误煤矿开采的进程,而且还可能会带来严重的经济损失和人员伤亡。同时,随着煤矿开采深度的不断加大,突然涌现的煤层也就越多,而煤层数量的增多也会极大地增加煤层缝隙,导致安全性方面的问题层出不穷。以往大多数煤矿煤层瓦斯治理中很难采取有效的安全防护措施,而应用水力压裂技术可提高煤层的透气性,降低煤层瓦斯含量,从而可有效抑制煤层瓦斯爆炸事故的发生,提高煤矿开采的安全性[1]。
一、瓦斯的特点
        对瓦斯的形成进行探究,需要追溯到远古时期,一些有机物以及植物纤维素通过分解,在高温和高压的作用下发生化学反应,最后生成瓦斯。瓦斯是一种气体,其主要成分是甲烷,能够燃烧、没有颜色和气味。假如遇到明火,就会发生爆炸,对矿工的人身安全造成严重影响。通常情况下,瓦斯以下述几种形式涌出来。第一,持久、缓慢地从煤层当中涌出来,其是引发安全事故的主要原因,因此,在开采煤炭的时候,必须认真监测瓦斯浓度,假如矿井当中充斥浓度较高的瓦斯,那么开采工作必须停止,然后再进行升井转移处理。第二,瞬间从裂缝位置喷出来。其主要是因为矿工在开采煤炭前,没有认真进行检查,当踩到聚集瓦斯的位置时,此处压力就会发生变化,致使瓦斯瞬间从裂缝位置喷出来,如果遇到火源,就会发生爆炸,引发安全事故。第三,短时间内岩石、煤和瓦斯同时喷出,造成严重伤亡事故,此种伤害要比前两种大很多,而且矿井的后期生产工作很难恢复,处理事故会遇到重重困难。
二、我国煤矿瓦斯抽采现状
        井下抽采以及地面钻井抽采为现阶段我国煤矿瓦斯抽采的两种方式。其中井下抽采方式适应范围较为广泛,同时在抽采工作开展过程中也不需要较高的技术和投资要求,应用此种技术在矿井和采空区瓦斯涌出方面的抽采效果十分显著,可以说针对这两方面的瓦斯涌出有效减少的最佳措施就是井下瓦斯抽采,井下瓦斯抽采在瓦斯泄露方面的防治也十分关键。
        现阶段我国在井下瓦斯抽采方面并没有较大规模,相应的瓦斯抽采工作面和抽采数量也并不多,同时因抽采的瓦斯浓度较低,难以确保充分利用目标的有效实现,在73.3亿m2瓦斯抽采量中仅有25亿m2得到了应用。而近年来,随着地面瓦斯抽采技术发展的不断深入,在2010年抽采的14.5m2地面煤层气总产量中利用了11亿m2,可见瓦斯抽采技术应用优势十分显著。值得注意的是,在大部分地面瓦斯抽采项目工作开展过程中,往往会对瓦斯抽采过于注重,而对未来煤矿开采安全效益等问题却没有进行充分考虑,因而使得煤矿生产安全隐患问题较为严峻[1]。对于此种情况,应针对瓦斯抽采的全新实践理论进行积极建立,通过对瓦斯抽采新技术、新设备等的开发和引进,确保能够尽快将煤层瓦斯含量进行大幅度有效降低,为煤层的安全开采提供保障。


三、水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的具体应用分析
        (一)应用原理
        在煤矿瓦斯治理中应用水力压裂技术,发生作业的关键条件之一是煤矿中必须要有高压水,在高压水中还要有砂子材料形成混合液体进入煤层缝隙中。随着混合液体的进入,使煤层产生更大裂缝,液体的高压作用下进入煤层裂缝后砂子便会留在缝隙中,这些留在缝隙中的砂子具有支撑性作用,在这个过程中可避免缝隙闭合在一起,从而能保证煤层的透气性,使瓦斯可以从煤层中均匀有效地散发而避免了突然涌现。煤矿在开采时在外力条件作用下也会产生裂缝,但是受到地质地形等的影响,不同煤矿的煤层其畅通性也不同,这时需利用水力压裂技术来保证煤层的透气性,在高压作用下可通过打钻的方式往煤层中注入高压水,水体在高压作用下进入煤层地质。高压作用越大,水力压力越大,在水力作用下在煤层内产生支撑作用。
        (二)煤矿井上井下联动抽采
        在矿井生产安全性给予保障的条件下,针对原有开采区的地面规划区已经逐渐向开拓区进行转变,基于矿井生产相应规划基础上,在井下需要将掘进开拓巷道准备工作做好,这一过程中需要对瓦斯抽取形式进行积极调整,通过对地面抽采井的有效利用,将煤层裂隙以及井下施工长钻空给予积极制造,确保井上井下联合抽采目的得以达成,促使煤层瓦斯量得以快速降低。在煤矿瓦斯防治中通过先地面后井下联动抽采的有效实施,进而基于煤矿规划对地面预抽方式进行实施,能够促使这一区域逐渐向开拓准备区进行转变,对于煤矿井下来说,需要将贯通施工方式给予有效实施,在施工过程中主要是采用水平长钻孔将地面已有的抽采经压裂的裂缝与对应影响带进行有效贯通,以此确保直井压裂裂缝与顺层水平钻孔得以更好的形成,进而实现立体抽采网的有效构成。在达到贯通要求后就需要将相应工作立即停止,并逐渐向地面井下区域卸压抽采形式进行转变,以此促进抽采效率的有效提升,同时也能将抽采达标时间给予全面节省[4]。在具体开采过程中为了确保顺层钻孔预抽成效得以有效提升,就需要对进钻孔布置方式进行积极改进,与此同时优化钻孔密度以及孔深等数据。在优化钻孔密度过程中是以有效测定抽采半径方式应用为主,通过对钻孔间距的合理布置,将因钻孔间距太小而出现的抽采重叠所导致的抽采量减少问题给予有效避免。
        (三)井下递进抽采
        在递进抽采技术应用过程中,回采工作面的布置需要在多条巷道掘进中进行,关于外测巷道内向下一临近工作面长钻孔的实施应提前进行,确保钻孔长度与相应工作需求相匹配,促使外测巷道向下一工作面两面巷道条带覆盖过程中、对长度的条件需求得以充分满足,在对这一工作面进行掘进的过程中,需要将下一工作面掘采以及抽采工作进行开展,为下一工作面抽采时间的延长给予保障,为抽采工作实施创造有利条件,进而极大限度的降低回采工作面瓦斯量[5]。
结束语
        煤矿生产中一大主要灾害问题就是瓦斯事故,不仅严重危害着矿井生产的正常安全性,同时也会对煤矿经济效益和社会效益带来重大损失。基于此,针对煤矿瓦斯防治工作尤为关键。抽采利用技术是煤矿瓦斯防治中一项行之有效的重要方式,在进行瓦斯防治过程中可以对此项技术进行充分运用,确保煤矿生产中一些环节涌出的瓦斯得以有效抽取。
参考文献
[1]李明.煤矿瓦斯抽采技术应用分析[J].江西煤炭科技,2019(02):183-185.
[2]朱家来.煤矿瓦斯治理抽采技术应用[J].冶金管理,2019(07):67+69.
[3]魏仕平,吴海进.常村煤矿瓦斯抽采钻孔胶体密封技术应用研究[J].煤炭科技,2018(04):38-40.
[4]许海鹰.水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用[J].资源信息与工程,2018,33(06):71-72.
[5]李江朋.煤矿瓦斯综合抽采技术及应用[J].能源与节能,2018(11):177-179.
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