淺談煤礦瓦斯治理與煤層氣開(kāi)發(fā)

淺談煤礦瓦斯治理與煤層氣開(kāi)發(fā)摘要：煤層氣開(kāi)發(fā)是瓦斯治理的有效手段之一。文章分析了中國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)的特殊性，并在此基礎(chǔ)上，提出了瓦斯治理的有效技術(shù)措施。介紹了高瓦斯煤礦瓦斯治理的基本方略——煤與瓦斯安全高效共采，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)在瓦斯災(zāi)害治理過(guò)程中的由被動(dòng)到主動(dòng)的角色轉(zhuǎn)換。關(guān)鍵詞：瓦斯治理；煤層氣；抽放瓦斯災(zāi)害是煤礦井工礦的主要災(zāi)害，今年來(lái)，經(jīng)過(guò)治理，瓦斯災(zāi)害得到了有效控制，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻，其仍然是煤礦安全生產(chǎn)的大敵。治理瓦斯災(zāi)害，防范瓦斯事故，始終是煤礦安全和全國(guó)安全生產(chǎn)工作的重中之重。依靠傳統(tǒng)的加大通風(fēng)量、優(yōu)化巷道布置體系的方法，不能從根本上解決瓦斯災(zāi)害問(wèn)題。怎樣才能夠經(jīng)濟(jì)有效的治理瓦斯災(zāi)害，成為煤礦工作者的一個(gè)重要課題。1瓦斯治理思路在不斷地生產(chǎn)實(shí)踐和瓦斯災(zāi)害治理過(guò)程中，人們逐漸改變了把瓦斯作為煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等災(zāi)害的根源的傳統(tǒng)觀念，而把瓦斯作為一種資源來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，即對(duì)瓦斯實(shí)施抽放。這種思路既能解決瓦斯災(zāi)害問(wèn)題，也能實(shí)現(xiàn)瓦斯作為一種資源的價(jià)值。因而國(guó)內(nèi)外都有這種趨向性，都進(jìn)行了很多實(shí)踐，取得很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。瓦斯抽放是一種即能解決瓦斯災(zāi)害問(wèn)題，有能實(shí)現(xiàn)瓦斯利用價(jià)值的有效措施。瓦斯抽放一般有地面抽放和井下抽放兩種方式。瓦斯抽放有以下四個(gè)方面的作用：（1）降低煤層瓦斯含量，從而降低開(kāi)采過(guò)程中瓦斯涌出量，進(jìn)而為生產(chǎn)提供一個(gè)很好的安全環(huán)境；（2）通過(guò)瓦斯抽放能夠降低煤層的瓦斯壓力，從而降低煤層瓦斯突出的危險(xiǎn)性；（3）瓦斯是一種重要的能源資源，具有商業(yè)利用價(jià)值；（4）可降低礦井瓦斯排放量，減少對(duì)大氣環(huán)境的污染，具有綠色開(kāi)采的作用。針對(duì)我國(guó)高瓦斯礦區(qū)煤系地層多為煤層群的條件和煤層的低透氣性特征，結(jié)合我國(guó)煤礦長(zhǎng)期治理瓦斯的成功經(jīng)驗(yàn)，程遠(yuǎn)平、俞啟香等提出了高瓦斯煤層群煤與瓦斯安全高效共采的概念，在煤層群開(kāi)采條件下首先開(kāi)采瓦斯含量低、無(wú)突出危險(xiǎn)的首采煤層，利用其采動(dòng)影響使處在其上部和下部的煤層卸壓煤層透氣性成百倍地增加，從而形成高效的瓦斯抽采條件；同時(shí)進(jìn)行的卸壓瓦斯高效抽采既解決了由卸壓煤層向首采煤層涌出瓦斯問(wèn)題，保障首采煤層實(shí)現(xiàn)安全高效開(kāi)采，又大幅度地降低了卻壓煤層的瓦斯含量，消除了煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，為在卸壓煤層內(nèi)實(shí)施快速掘進(jìn)與高效采煤方法提供了安全保障，從而實(shí)現(xiàn)了瓦斯與煤炭?jī)煞N資源的安全高效共采。并運(yùn)用高瓦斯煤層群煤與瓦斯安全高效共采思想在淮南潘一礦成功進(jìn)行了煤與瓦斯安全高效共采及遠(yuǎn)程瓦斯抽采試驗(yàn)研究工作。由于瓦斯災(zāi)害治理的緊迫性，安全高效共采理念的優(yōu)越性，“加強(qiáng)煤礦瓦斯綜合治理,加快煤層氣開(kāi)發(fā)利用”，便成了煤礦工作者的共識(shí)，被列入了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十一五”規(guī)劃。2中國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)的特殊性由于我國(guó)煤礦含瓦斯煤的特性、頂?shù)装鍡l件、構(gòu)造斷層等條件的限制影響，。隨著煤炭不斷的開(kāi)采，我國(guó)煤礦開(kāi)采深度逐年增加，增加梯度約為l0m/a。據(jù)1997年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦現(xiàn)有開(kāi)采深度超過(guò)600m的生產(chǎn)礦井有121處，最終采深超過(guò)600m的有303處，占50~59%，其中最終采深超過(guò)1000m的有47處[3]。發(fā)展趨勢(shì)為中深礦井?dāng)?shù)目明顯增加，深礦井?dāng)?shù)目將成倍增加；高瓦斯和煤與瓦斯突出的礦井也將逐漸增多；而隨著埋藏深度的增加，煤(巖)層的氣體滲濾性能將要變差，煤層的透氣性也較差。由于我國(guó)瓦斯煤層的低透氣性，地面鉆井抽采和煤礦井下原始煤體瓦斯抽放都比較困難，為了提高瓦斯的抽放效果，必須促進(jìn)煤層裂隙發(fā)育，以增加煤（巖）層的透氣性。研究表明，影響煤層透氣性的因素主要有地應(yīng)力、瓦斯壓力、煤體對(duì)瓦斯的吸附性、煤體結(jié)構(gòu)(主要是煤體中原生及次生裂隙的發(fā)育程度)以及煤體的力學(xué)性質(zhì)等。3瓦斯治理與利用措施由于我國(guó)瓦斯煤層的低透氣性，因而在煤與瓦斯安全高效共采的過(guò)程中，為了提高瓦斯抽放效果，必須增加煤層的透氣性。增加透氣性的方式有以下兩種：（1）煤層未開(kāi)采前，通過(guò)開(kāi)采保護(hù)層，降低煤層地應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)含瓦斯煤層的“卸壓增透增流”的作用，即“保護(hù)層開(kāi)采+瓦斯抽放”方式；（2）煤層開(kāi)采過(guò)程中，通過(guò)改變煤體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)煤體內(nèi)的裂隙的發(fā)育，為瓦斯釋放提供良好的通道，主要方式有水力壓裂、水力割縫等水力化措施及預(yù)裂爆破等，這種方式雖然取得了一定效果，但由于工藝技術(shù)復(fù)雜，需要專(zhuān)用設(shè)備等等原因，未能推廣使用。3.1開(kāi)采保護(hù)層卸壓增透抽采瓦斯技術(shù)由于覆巖采動(dòng)裂隙“O”形圈的存在，低透性松軟高瓦斯煤層群保護(hù)層開(kāi)采過(guò)程中，頂?shù)装鍘r層冒落、移動(dòng)，產(chǎn)生裂隙，開(kāi)采煤層和鄰近卸壓煤層內(nèi)的瓦斯將大量卸壓、解吸，卸壓瓦斯沿裂隙通道匯集到環(huán)形裂隙圈內(nèi)，形成瓦斯積存庫(kù)。因而，如何確定環(huán)形裂隙圈的位置便成為高效抽采瓦斯的關(guān)鍵，環(huán)行裂隙圈抽放鉆孔布置示意圖見(jiàn)圖1。摟圖姜1跳環(huán)行酒裂隙姓圈岸抽放代鉆孔偶布置撫示意攪圖瞞3來(lái).2黨地面蟻鉆井園抽采與采動(dòng)爆區(qū)歐、采州空區(qū)樣瓦斯嚷技術(shù)忍鑒于勤我國(guó)數(shù)大多煌數(shù)礦幟區(qū)為黑低透橡氣性膠礦區(qū)動(dòng)，地坑面鉆講井進(jìn)奴行原叼始煤旁體以濕及壓夾裂煤燥體抽強(qiáng)采效幼果不獻(xiàn)好。姓因而廚必須源輔助間增透博措施穗進(jìn)行另抽采梁。叛地面檢鉆井津瓦斯捕抽放性具有在以下盆優(yōu)勢(shì)畢：（酬1）教技術(shù)色、方或法得班當(dāng)，溫可實(shí)瞇現(xiàn)較底好的扭抽采懶效果彎，大俊大減精少本貧煤層鐘與鄰菌近煤革層的寫(xiě)瓦斯褲涌出克量，向削弱修煤層即的突黃出危捕險(xiǎn)性耀，為題高瓦態(tài)斯煤緩層的張安全壇開(kāi)采嗎提供沒(méi)重要闖保障告；（萄2）奶由于紫地面尚鉆井庭瓦斯銹抽放煙是地使面施企工，邁不影件響采獄煤工雖作面化的推脹進(jìn)，齡緩解艦了采辛掘接噴續(xù)緊拘張的扛局面迫；（溝3）厭經(jīng)濟(jì)磁效果虜好狠。分利用致頂、肉底板潤(rùn)瓦斯請(qǐng)抽放按巷賴(lài)進(jìn)行炸抽放歸工程拖量大餡，費(fèi)掃用高支，而鉤且制倚約工難作面膨的正輛常推榴進(jìn)。燈今后侮，回得采工醬作面爆長(zhǎng)度雖將大謊幅度嚷增加擔(dān)，瓦伍斯綜亞合治截理巷軟道長(zhǎng)奴度也巧將大截幅度詳增加幕，由輩于煤先巷與錯(cuò)巖巷菠的掘唯進(jìn)速銜度相扎差較逢大，稱(chēng)造成餃了回嚴(yán)采工練作面寺貫通資后瓦荒斯綜帥合治蒼理工皺程卻棚未能郵完成雹一半約的被詳動(dòng)滯雨后局郵面，通嚴(yán)重恐制約峽了生歇產(chǎn)進(jìn)輸度與革經(jīng)濟(jì)夏效益餅。析對(duì)此南，在章復(fù)雜甘煤層昏條件勝下進(jìn)壇行了于地面協(xié)鉆井準(zhǔn)采動(dòng)而區(qū)、頸采空杠區(qū)瓦遼斯抽箭采試饒驗(yàn)，舉同時(shí)夠進(jìn)行圣井下盞瓦斯鄙抽采饞，實(shí)勺現(xiàn)煤性與瓦希斯安歪全共姥采，膝可為擺松軟要、低呈透氣利性復(fù)竭雜條巖件煤央層的沫抽采憶提供叼借鑒矩。角3繭.3禮綜合塘瓦斯西抽放屋技術(shù)嫁隨著筆機(jī)采王、綜遼采和艘綜放符采煤塘技術(shù)誘的發(fā)掩展與為應(yīng)用繳，采望區(qū)巷述道布廉置的扔改變鋼，開(kāi)愛(ài)采強(qiáng)椅度日般益增鐘加，墳瓦斯繡涌出懶量也桿日益頌增加取，為番了應(yīng)顏對(duì)瓦刑斯事閥故，螞保障譽(yù)生產(chǎn)耳安全穿，有咱時(shí)必陪須采括取綜鉗合的映瓦斯雀抽放徹技術(shù)瞞。有火條件濱進(jìn)行奏保護(hù)艙層開(kāi)陶采的尾，應(yīng)標(biāo)進(jìn)行畢被保稍護(hù)層段卸壓送瓦斯熱抽放線(xiàn)，以周減少懷鄰近面煤層償?shù)男俄?xiàng)壓瓦視斯涌托出量鬼，同庸時(shí)也踢減少誕了被嶺保護(hù)么層的迅瓦斯差突出頌危險(xiǎn)封性。療同時(shí)剛，對(duì)示于開(kāi)濤采煤功層，猶在工梅藝和轟方式堤方面堅(jiān)，丘應(yīng)采倦取體鉆孔幫抽放抵與巷看道抽嬌放相桑結(jié)合階、井丙下抽從放與密地面塌抽放其相結(jié)峰合、扣常規(guī)多抽放再與強(qiáng)顛化抽擋放相室結(jié)合語(yǔ)、垂繩直鉆古孔抽敲放與緞水平撲長(zhǎng)鉆霜孔抽撲放相鋼結(jié)合洋的技替術(shù)措設(shè)施。嫌綜合頃瓦斯菌抽放墻一個(gè)尿最大絕的優(yōu)定點(diǎn)是啞能夠吊充分澡利用熱時(shí)間種與空輪間，素實(shí)現(xiàn)松一種澤立體雪式的真抽放棉，能伸夠最己大限幣度的如增加女瓦斯廉抽放色量、遲提高餐瓦斯燒抽放帶率。昂以后當(dāng)瓦斯受的抽白放方牽法將屯朝著蛋立體濟(jì)化、宋多元邁化、料經(jīng)濟(jì)違化的雜方向不發(fā)展卸。另疲外，鍬目前石，有斷一種鄭具有峰可控孩制的顫、能罵夠定磨向的例鉆頭往的鉆甚機(jī)，掙鉆桿夏靠萬(wàn)雀向節(jié)幻連接堆，任押意彎億曲各打種角在度，刪可在效開(kāi)采歸煤層策中向妖上打而各種蔥角度粒的頂顫板弧寶形鉆耽孔，殃對(duì)避畫(huà)免回越采形寸成的見(jiàn)塌落范角切插孔現(xiàn)垂象和運(yùn)煤柱將形成敗的抽穴放瓦永斯捎“窗死角孟”磁都十股分有纖利，哥并具賊有鉆瞎進(jìn)速凝度快菌、成北本低董、抽痕放量佩大、磁經(jīng)濟(jì)級(jí)效益嚼高等廁優(yōu)點(diǎn)蝦，卸是抽王放瓦泛斯方子法的臭發(fā)展巷目標(biāo)催。丟4訪(fǎng)煤層緣氣開(kāi)外發(fā)催實(shí)踐掩晉城住礦區(qū)幣煤層侵裂隙丟發(fā)育宗、滲壟透性款好、蚊可抽破采性惜好博，狂晉城田煤業(yè)礙集團(tuán)期公司自引進(jìn)摸美國(guó)逗技術(shù)俊，域先后域建成耗了2頓10御口煤正氣井士，溜地面首抽放害能力廚達(dá)到腸年產(chǎn)惑1.賠8億扯m元3交，靠初步蹈形成腳了商嬸品化咐的產(chǎn)史銷(xiāo)用梳體系鹽。浙靖遠(yuǎn)震、壁鐵法朽、奸松藻糖等煤縫炭企灶業(yè)瓦洪斯抽總放率意達(dá)到沙45抖%研；貞一些尖煤礦它如撫地順老掠虎臺(tái)沒(méi)礦達(dá)拐到8詳3%報(bào)，巧陽(yáng)泉攀五礦器大井嚇達(dá)到續(xù)81鄙%日，運(yùn)創(chuàng)造熱和積騙累了堡經(jīng)驗(yàn)閑。進(jìn)淮南吐礦區(qū)山煤層消屬?gòu)?fù)態(tài)雜特軋困煤礎(chǔ)層，麥煤層友松軟應(yīng)、透女氣性舌低穴，滲19曉97掌年以振后,寬隨著祝瓦斯肥抽采辣方法價(jià)的變朽革與夸創(chuàng)新攝,瓦拌斯抽繳采量跨增幅望較大怠，2爭(zhēng)00阿5年依達(dá)到盞了年遙產(chǎn)清1.濾5億夢(mèng)m態(tài)3滑，礦蛇井瓦味斯抽脹采率尋達(dá)4過(guò)3%就，初嘗步實(shí)混現(xiàn)了情煤與裁瓦斯趁共采慣。澇但是盜由于抵種種費(fèi)因素它影響委和制柴約品，皆我國(guó)蹤煤礦震瓦斯皺抽放膽利用溪工作?？傮w叨上進(jìn)壽展遲楊緩沫。安目前淹我國(guó)煙煤礦從瓦斯疤年實(shí)樣際抽構(gòu)放量禍僅約債23甜億破m購(gòu)3遇，胳不到齒實(shí)際降涌出泥量的啦15毅%那。獲小煤銷(xiāo)礦普由遍沒(méi)車(chē)有瓦琴斯抽甚放系陣統(tǒng)慕，敵基本解依靠純井下耐通風(fēng)娘排放勤，庸國(guó)有滲重點(diǎn)舊煤礦同28匹0處跡高瓦尾斯橡、炒高突統(tǒng)礦井保中假，炒仍有普25隸處沒(méi)貿(mào)有建蹄立抽店放系劇統(tǒng)碧；位已經(jīng)舞建立選抽放脫系統(tǒng)諷的2晝55寧處礦病井晚，馬由于狀巷道代、四鉆孔如等工樹(shù)程不摟配套滴，貧管理市和維疲護(hù)跟匯不上謝，館有4哲2處隆礦井踏抽放霸率低改于2院0%揀，誓14核處礦姻井低維于1引0%盡。帝即使衛(wèi)一些澆工作西較好乓的煤炎炭企量業(yè)頁(yè)，夾其抽秀放利驗(yàn)用也單仍然壓處在默較低尊的水舅平上糕，芽尚未劇從根拖本上吉控制門(mén)瓦斯?jié)u災(zāi)害鴿。兄從全壟國(guó)來(lái)魔看納，陽(yáng)抽放貝技術(shù)杜和工貪藝比鄉(xiāng)較落極后圾，油一些裙重大躁技術(shù)裙難題叛尚未抬解決倡，緒新開(kāi)靠發(fā)礦色區(qū)和笑新建喪礦井徑的瓦袋斯預(yù)膜抽放犧尚未熱真正搞起步系，轎抽出愚的瓦綱斯利予用率穴過(guò)低劑。賺5廁結(jié)論秋（1曠）人另們?cè)谑夭粩嗌嘏c仔瓦斯水災(zāi)害兆抗?fàn)巸?chǔ)過(guò)程嘴中，境不斷咽總結(jié)閣經(jīng)驗(yàn)樸，終姑于獲內(nèi)得瓦焰斯治洪理的鐮法寶命，那泡就是館改變哲傳統(tǒng)奮觀念盼，轉(zhuǎn)禿變把呢瓦斯慚作為滾災(zāi)害抓根源議的看娃法，耳而作淚為一常種資雄源去蟲(chóng)開(kāi)發(fā)盡，形糖成了此一種生“殲煤與扎瓦斯天安全疑高效反共采鏈”牲的理茄念。斗（2幼）招在分沈析范我國(guó)蒙煤層督氣開(kāi)沈發(fā)特臉殊性窩的基肉礎(chǔ)上芹，習(xí)提出釀了高鍵瓦斯鏡煤礦然瓦斯翅治理騾的三若個(gè)導(dǎo)杰向性送技術(shù)類(lèi)措施坡：纏①嘴具有籍保護(hù)謝層開(kāi)門(mén)采條懸件的嬌，實(shí)婦施勉“逃保護(hù)勵(lì)層開(kāi)取采+何瓦斯間抽放赤”鄰的方鏟案；麻②盲有條頁(yè)件的資，對(duì)羞采動(dòng)矮區(qū)、哲采空帖區(qū)實(shí)永施地幟面瓦革斯抽因放技懸術(shù)；糞③窮發(fā)展按“校立體捏化、既多元臣化、桐經(jīng)濟(jì)夫化耳”默瓦斯敞抽放睡方式濱。捧（3產(chǎn)）滔煤層摔氣開(kāi)游發(fā)在鹿我國(guó)展取得爪了一道定進(jìn)眼展，濟(jì)但是鑰由于痰種種攜因素杏影響愧和制怎約，訊我國(guó)雨煤礦嶺瓦斯罪抽放殺利用梅工作爆總體頁(yè)上進(jìn)之展遲嘗緩。泊從全三國(guó)來(lái)候看，涼抽放死技術(shù)融和工悉藝比衡較落甜后，公一些忘重大鋼技術(shù)坦難題拼尚未忘解決查，新爹開(kāi)發(fā)拉礦區(qū)爸和新店建礦睬井的鐵瓦斯奉預(yù)抽盜放尚碧未真挽正起瘡步，樂(lè)抽出涌的瓦廉斯利撤用率異過(guò)低拘。祖參考佳文獻(xiàn)劉[1鹿]竟葉建踢平，殖史寶歉生．蚊中國(guó)炭煤儲(chǔ)道層滲執(zhí)透性品及其違主要輩影響征因素贊[J由]．炒煤炭憂(yōu)學(xué)報(bào)敲，1取99困9，所24鄭（2婦）：奉