矿井瓦斯高效抽采技术管理

0引言

一些煤矿企业特别是瓦斯抽采起步较早的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井在瓦斯抽采技术上存在一定缺陷，导致在抽采过程中抽采效果差，抽采效率低，不但没有“变废为宝”，反而因为瓦斯抽采技术管理不到位引发生产安全事故。而今随着煤炭煤层气工业的发展，通过对抽采技术采取一系列管理措施，部分高突矿井瓦斯抽采效益凸显，不仅杜绝了事故，且提高了经济效益和社会效益。

1矿井瓦斯抽采的必要性

1.1瓦斯对煤炭生产造成威胁

矿井瓦斯事故对煤矿安全开采造成了严重威胁并制约着中国煤炭工业健康发展。以CH4等轻烃为主的煤矿瓦斯，遇火极易发生燃烧爆炸。瓦斯爆炸造成的冲击波会摧毁通风系统，造成火灾，伴随产生大量CO气体使大批现场作业人员中毒窒息死亡。因此不论是高瓦斯矿井减少瓦斯涌向作业地点，还是煤与瓦斯突出矿井降低煤层瓦斯含量、瓦斯压力防治瓦斯突出，瓦斯抽采都不失为治本之策，应作为煤矿“一通三防”之重中之重加以实施。

1.2瓦斯是清洁能源

瓦斯是煤炭的伴生产物，是大自然留给人类的比煤﹑石油更加清洁的能源。瓦斯可作为人们日常生活中所需燃料，现有技术进步使得低浓度瓦斯可用来发电，用来生产CH2O等工业原料，可给煤炭企业贡献相当可观的经济效益[1]。但一些煤炭企业只注重于煤炭产出，瓦斯抽采只限于抽采达标甚至未达标违法生产，由于瓦斯抽采管理差，瓦斯抽出量少，浓度低于30%，利用渠道有限，绝大多数排入大气，实际造成极大的资源浪费。

1.3瓦斯排放造成环境污染

CH4本身就是一种温室气体，其产生的温室效应是CO2的20倍。由哥本哈根会议可看出各国逐步将低碳经济作为发展策略，而中国以前的瓦斯排放显然不符合低碳要求。通过瓦斯高效抽采技术的应用，大部分瓦斯会被集中起来统一利用，大幅减少风排量，减少环境污染，适应当前最严格的环保要求。

2中国煤矿瓦斯高效抽采技术的发展状况

中国煤矿瓦斯高效抽采技术主要体现为下列四种情况。2.1低透气性煤层瓦斯抽采在煤层透气性较差的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，过去由于抽采技术滞后，直接布孔抽采瓦斯技术使得瓦斯抽采工程量过大，瓦斯抽采需要的时间过长，抽出的瓦斯量与煤层瓦斯含量比值过小，抽放效果差还严重制约了煤矿安全生产[2]。之后，中国试验研究了多种增透技术如水力割缝技术﹑水力压裂增透技术﹑深孔预裂控制爆破技术﹑网格式穿层钻孔技术等。通过这些新技术来提高煤层透气性，降低了煤层突出危险性。2.2高透气性煤层瓦斯抽采瓦斯抽采在中国抚顺高透气性特厚煤层中首次使用就取得很好效果。这与抽采煤层本身性质有至关重要的关系，由于煤层的高透气性，抽采钻孔有效半径明显增加，抽采达标所需抽采时间明显减少，抽采后煤层残余瓦斯含量和采掘过程中涌入作业空间的瓦斯量明显较少，作业环境得到了明显改善，煤炭生产安全系数明显加大。2.3邻近层卸压瓦斯抽采邻近层卸压瓦斯抽采在山西阳泉首次使用。从相邻煤层向主采煤层施工大直径抽采钻孔，钻孔终孔直达采掘工作面采动影响范围，受采动影响，在采掘面附近形成大量裂隙通道，为瓦斯从煤层中顺抽采压差进入抽采钻孔、抽放管路提供了便利。邻近层卸压瓦斯抽采的优点是抽采钻孔利用率高，工作面抽采率高，可有效解决回采工作面上隅角瓦斯问题。此后，邻近层卸压瓦斯抽采技术在拥有邻近层抽采条件的矿区被推广应用[3]。

3矿井瓦斯高效抽采技术的管理

3.1系统控制管理方面

煤矿应根据国家瓦斯抽采利用相关政策规定做好瓦斯抽采规划、抽采设计，制定抽采计划、瓦斯抽采利用管理制度、操作规程。要严格按照设计组织实施瓦斯抽采工程，认真组织对瓦斯抽采相关技术报告、安全措施的审核认定，和对抽采工程质量的验收评定。定期对井上下抽放设施如抽放管网、阀门、防水除渣装置、计量装置进行检查维护，及时掌握各区域瓦斯抽放参数情况并根据参数变化及时作出调整。将瓦斯抽采系统纳入安全监控系统管理范畴，在各钻场、抽采单元、抽放主干支管、抽放泵站设传感器，对各地点抽放浓度、流量、压力等参数进行实时监控，及时发现抽放系统异常情况进行处置[4]。煤矿应鼓励职工在提高瓦斯抽采利用方面的发明创造，相关领导应定期组织对瓦斯抽采利用实测和监控实时数据的研究分析，提出进一步提高瓦斯抽采利用效果的意见建议，煤炭企业还应加大和专业科研院校在瓦斯抽放利用方面的合作，不断补充完善本矿井瓦斯高效抽采利用技术管理体系，提升瓦斯抽采利用管理水平。

3.2工艺流程管理方面

实施瓦斯抽采工程时，根据实践，认为应着重做好以下工作：a)确保钻孔孔口压力达到预抽瓦斯钻孔不低于13kPa、卸压瓦斯钻孔不低于5kPa的规定，这就需在施工钻孔时严格掌握施钻倾斜角，使钻孔涌水能自行及时排出，钻场支管布置高度不能高出孔口过大，防止接抽管积水人为增加抽放阻力，煤层含水量较大的，应在抽放钻孔接抽处设置放水器，及时排出孔内积水，应避免将钻孔布置在软分层防止塌孔，煤层坚固性系数较低的范围布置抽放钻孔还应安装钻孔管防止钻孔塌孔[5]；b)选用正确的封孔方法，应根据顶帮压力显现程度、煤层软硬程度、地质构造情况、钻孔服务年限和功能选用封孔器封孔、聚氨酯封孔、黄泥封孔、水泥砂浆封孔等；c)充分利用采动影响形成的裂隙进行卸压抽放，采煤工作面上隅角高位钻孔终孔位置应延伸到空区裂隙带，两顺槽预抽钻孔一般在距离开切眼5m～10m处抽放效果明显，在相邻工作面回采后形成的应力集中范围布置钻孔抽放效果也会显著增强。

作者：曹东亮 单位：晋城市煤矿安全管理中心