“先抽后采”是確保煤礦安全高效生產(chǎn)的重要條件

PAGEPAGE1淮南瓦斯治理淮南瓦斯治理“十二字方針”技術(shù)成果交流會(huì)專題技術(shù)報(bào)告“先抽后采”是確保煤礦平安高效生產(chǎn)的重要條件胡千庭煤炭科學(xué)討論總院重慶分院２0０3年11月“先抽后采”是確保煤礦平安高效生產(chǎn)的重要條件胡千庭（煤炭科學(xué)討論總院重慶分院，重慶市上橋４0００37）1、瓦斯抽放的多重意義對瓦斯礦井而言，煤礦生產(chǎn)過程中的最大平安隱患是瓦斯事故,表1為我國１990年到20０0年一次死亡3人以上重大瓦斯事故的死亡人數(shù)及占總死亡人數(shù)的比例。由表1可明顯看出:一次死亡3人以上重大瓦斯事故所占比例逐年上升，最高達(dá)到４５.６１%，1９9６年以后始終保持在40％以上。因此，瓦斯事故是我國煤礦平安事故居高不下的主要沖突,有效掌握瓦斯事故是解決我國煤礦平安問題的關(guān)鍵.表1１99０年～２０00年我國煤礦一次死亡3人以上重大瓦斯事故死亡人數(shù)及比例年份１9９０199１１992１99３19９41995199６１９９719981999２０００３人以上瓦斯事故死亡人數(shù)1285１364135８１6７5２１5７2１６２２５８530802４7024892600占總死亡人數(shù)比例（%）19.72２5.10２7。4８3１。1７30．743３.85４0。３74５．６１40.2７4５。1144.91由于瓦斯事故的危害極大，消除瓦斯事故隱患需要花費(fèi)較多的時(shí)間、空間和費(fèi)用,對高瓦斯突出礦井，機(jī)械化采掘設(shè)備很難發(fā)揮效用,煤巷掘進(jìn)速度通常都難以超過1００m／月，回采工作面產(chǎn)量通常難以超過１00萬t/a。因此,瓦斯災(zāi)難事故的威脅也極大限制了煤礦生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的提高。瓦斯災(zāi)難的有效掌握是保證我國煤炭工業(yè)可持續(xù)進(jìn)展的一個(gè)關(guān)鍵性問題。然而，瓦斯又是一種優(yōu)質(zhì)資源，對煤礦瓦斯進(jìn)行抽放并加以利用，可以給煤礦帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。我國埋藏２００0ｍ以內(nèi)淺瓦斯資源量（煤層氣)約30Bm3,相當(dāng)于約40Ｇt標(biāo)準(zhǔn)煤，按我國現(xiàn)有能耗標(biāo)準(zhǔn),相當(dāng)于我國約使用２7年的能源。瓦斯還是一種溫室氣體，溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，按生產(chǎn)噸煤排放10m3瓦斯估算,近年在煤炭生產(chǎn)過程中涌出的瓦斯量約１４0億ｍ３，其中抽放量約１2億m3,利用量不足50％；因此年排入大氣中的瓦斯產(chǎn)生的溫室效應(yīng)約相當(dāng)于排放2億tCＯ2。過去2０0~３00年來，大氣中甲烷濃度已增加一倍。據(jù)測算,大氣中甲烷濃度每增加1×10－6，可導(dǎo)致地球表面溫度增加1℃。目前，國內(nèi)煤礦瓦斯抽放率不足１０%,如果瓦斯抽放率能夠增加到30％,每年可抽出瓦斯約4２億m3,按0.７５%瓦斯?jié)舛日莆?可削減通風(fēng)能力1０６．5萬ｍ３／ｍiｎ，這對減輕通風(fēng)壓力，確保煤礦平安生產(chǎn)是格外有利的。依據(jù)黑龍江省歷年的統(tǒng)計(jì)資料分析,3人以上重大瓦斯事故中，由于風(fēng)量不足造成死亡事故6７次,死亡666人，而黑龍江省2０01年的瓦斯抽放量僅5７７萬m3，占全國煤礦瓦斯抽放量的0．52％，煤炭產(chǎn)量約占全國煤炭產(chǎn)量的6．1%，不強(qiáng)化瓦斯抽放，不能說教訓(xùn)不慘痛.從歷史數(shù)據(jù)看，瓦斯抽放量多的礦區(qū)，瓦斯事故明顯削減,如撫順、陽泉、淮南、松藻、盤江等礦區(qū)。因此，瓦斯抽放對掌握重大瓦斯事故是格外有利的。如果我國瓦斯抽放量達(dá)到４2億m3并全部被利用,相當(dāng)于增加57０萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,可緩解能源緊張局勢,可增加產(chǎn)值15億元以上;同時(shí)還可減排ＣO267５0萬噸,極大削減大氣污染,利于凈化空氣，如果將這些指標(biāo)進(jìn)入CDＭ減排市場，按減排單價(jià)４美元/tCＯ2計(jì)算，交易價(jià)值達(dá)22億元以上，累計(jì)增加產(chǎn)值3７億元;平均抽放瓦斯成本按０.3５元/ｍ3計(jì)算,將花去成本1４。7億元；ＣDM減排交易成本按2５％計(jì)算，花去成本5。5億元,于是總共還可贏利1６。８億元。如果將這筆資金投入到煤礦平安設(shè)施設(shè)備改造以及技術(shù)研發(fā)升級，則煤礦平安的現(xiàn)狀將會(huì)極大地改善。顯然，瓦斯抽放并加以利用是煤礦企業(yè)擺脫平安、經(jīng)濟(jì)逆境,利于百姓、利于企業(yè)、利于國家、利于社會(huì)的一舉多得、積德行善的好事.全社會(huì)都應(yīng)樂觀提倡,全力支持這一事業(yè)。2、國外掌握瓦斯事故的措施以及瓦斯抽放的進(jìn)展方向美國近５年煤礦總死亡人數(shù)基本掌握在４0人以內(nèi)，煤炭產(chǎn)量每年約１0億ｔ，百萬噸死亡率掌握在0。0４以內(nèi),基本掌握住了重大瓦斯死亡事故。美國取得煤礦平安的好成果，除有法律、管理、資金投入等諸多方面因素外，強(qiáng)化瓦斯抽放不能說不是一個(gè)主要因素.美國以地面鉆孔瓦斯抽放（煤層氣開發(fā)）為主，1９81年開頭從事煤層氣商業(yè)化開采,１989年取得突破性進(jìn)展，1991年產(chǎn)量超過90億m３，１9９４年達(dá)到21５億m３,其中,在未開采礦區(qū)抽出1８０億ｍ３,占總產(chǎn)量的８3。7％，１2個(gè)生產(chǎn)礦井抽出３5億ｍ3。美國地面鉆孔抽放瓦斯的成功主要在東部的黑勇士盆地（如賓夕法尼亞系的Ｐｏtｔsviｌle組,煤層埋藏深度152～９15ｍ，煤層厚度約1m，屬于多煤層群，含氣量一般大于8m3/t，平均滲透率為1×1０-3μm2~２５×1０—3μm２)和西部的圣胡安盆地(如白堊紀(jì)水果地組煤層，埋藏深度較大,厚度通常在幾米以上，屬高揮發(fā)分煙煤，含氣量8~19．2ｍ３/ｔ，平均滲透率為5×１０－3μm2～５０×10-3μｍ２)。目前美國年抽出瓦斯量已接近4０0億m３，巨大的瓦斯抽放量已成為美國一個(gè)重要的能源開發(fā)產(chǎn)業(yè).美國12座礦井從事煤層氣工業(yè)化開采,大大削減了礦井通風(fēng)費(fèi)用,改善了生產(chǎn)平安條件,從根本上防止了瓦斯災(zāi)難事故的發(fā)生，并向市場銷售了大量的高質(zhì)量氣體，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。英國煤礦歷史上約有150００人死于瓦斯爆炸事故，最嚴(yán)重的一次是1913年１０月１４日發(fā)生在Ｓenｇheｎydd煤礦的瓦斯爆炸事故，死亡4３9人。但從1979年以來就再也沒有發(fā)生瓦斯爆炸死人事故,這與嚴(yán)格執(zhí)行瓦斯抽放及管理親密相關(guān)。首先通過瓦斯抽放，確保通風(fēng)能力能夠有效稀釋瓦斯,煤礦必須建立明確的瓦斯抽放管理系統(tǒng)，包括瓦斯抽放的政策、組織管理機(jī)構(gòu)、抽放工程和抽放量的嚴(yán)格計(jì)劃、抽放技術(shù)管理規(guī)定、抽放結(jié)果監(jiān)測并公示，抽放后的系統(tǒng)平安評估等.各環(huán)節(jié)職責(zé)和目標(biāo)都格外明確，每年由管理系統(tǒng)以外的內(nèi)行專家進(jìn)行一次瓦斯抽放管理系統(tǒng)審查，不能有效掌握瓦斯災(zāi)難時(shí),必須準(zhǔn)時(shí)予以調(diào)整瓦斯抽放管理系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容.英國生產(chǎn)礦井的瓦斯抽放率達(dá)到4５％以上,抽出的瓦斯全部被利用。英國在廢棄礦井瓦斯抽放方面也取得成功,抽放廢棄礦井的瓦斯用于發(fā)電，獵取了新的干凈能源,同時(shí)削減廢棄礦井瓦斯向大氣泄露,削減了對環(huán)境的污染。澳大利亞也是世界上主要產(chǎn)煤國之一，他們對瓦斯抽放也極為重視。澳大利亞立法規(guī)定，煤層瓦斯含量高于１0m3／t時(shí)必須進(jìn)行抽放,只有當(dāng)瓦斯含量低于1０m3/t時(shí)方可在足夠供風(fēng)條件下布置采掘工程。澳大利亞ＢHP公司在鮑恩和悉尼盆地實(shí)施的煤層氣開發(fā)計(jì)劃中，在鮑恩盆地北部的布羅德梅多地區(qū)試驗(yàn)過未開采區(qū)地面鉆孔煤層氣開發(fā)，但由于煤層滲透性差、水力壓裂成本高、效率低,使開發(fā)在經(jīng)濟(jì)上成為不行行,因此澳大利亞目前主要還是在煤礦井下抽瓦斯。澳大利亞悉尼和鮑恩煤田廣泛采納井下水平鉆孔和斜交鉆孔抽放瓦斯，使煤層瓦斯含量降低到（3～5）ｍ3／t以下,基本上消滅了瓦斯災(zāi)難事故,抽出的瓦斯廣泛應(yīng)用于發(fā)電,也取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益.前蘇聯(lián)是世界上煤層氣資源量最豐富的國家，由于經(jīng)濟(jì)等方面的緣由,至今僅限于為解決煤礦平安問題而進(jìn)行井下抽放。在１985年瓦斯抽放量就超過了21億m３，這對有效掌握瓦斯事故起到了重要作用.加拿大煤層氣資源量占世界其次位,地面鉆孔開發(fā)仍處于勘探試驗(yàn)階段，據(jù)猜測,如果加拿大實(shí)行與美國一樣的煤層氣開發(fā)優(yōu)惠政策,將會(huì)大大加快加拿大煤層氣工業(yè)化開發(fā)的進(jìn)程。波蘭下西里西亞、上西里西亞和蘆布林盆地貯藏著煤層氣含量較高的煙煤,目前上西里西亞１８座煤礦井下年抽出煤層氣９。12億m3，利用２.82億ｍ3,甲烷濃度一般為57％。因此，國外煤礦瓦斯死亡事故很低的一個(gè)主要緣由就是強(qiáng)化瓦斯抽放、并強(qiáng)化瓦斯抽放的管理。在瓦斯抽放技術(shù)方面:地面鉆孔瓦斯抽放技術(shù)與石油天然氣開發(fā)技術(shù)基本相同,主要采納如圖1所示三種方式抽取煤層瓦斯。通常經(jīng)過鉆孔、完井、固井、對煤層強(qiáng)化處理、排水、抽氣、氣水分離等工藝抽取煤層氣（瓦斯）。井下瓦斯抽放方法與我國情況基本類似，但澳大利亞等國家主要采納樹狀順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯取得了好的效果（如圖２所示）。圖1：地面鉆孔抽放瓦斯方式圖1：地面鉆孔抽放瓦斯方式地表采空區(qū)鉆孔抽放未采動(dòng)區(qū)鉆孔抽放拐彎鉆孔抽放圖2：樹狀結(jié)構(gòu)拐彎順煤層鉆孔預(yù)抽瓦斯方式圖2：樹狀結(jié)構(gòu)拐彎順煤層鉆孔預(yù)抽瓦斯方式順煤層巷道3、我國煤層條件下瓦斯抽放的模式3．1地面鉆孔抽放瓦斯模式我國在20世紀(jì)80年月末借鑒美國的成功閱歷,開展地面鉆孔抽放瓦斯的勘探及試驗(yàn)工作,主要試驗(yàn)垂直鉆孔進(jìn)入煤層或采空區(qū)抽放未采動(dòng)煤層或采空區(qū)瓦斯.至今已試驗(yàn)２0０多口井,其中國外投資２1口井,國內(nèi)投資100多口井。從測井?dāng)?shù)據(jù)看,美國地面鉆孔開發(fā)煤層氣的選區(qū)標(biāo)準(zhǔn)通常要求滲透率不低于１×10—３μm２，而我國煤層滲透率普遍都達(dá)不到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（如表2所示）。依據(jù)文獻(xiàn)⑴的討論,我國地面鉆孔要想獲得日產(chǎn)氣量30０0m3/d以上時(shí)，煤層滲透率必須大于０.5×1０—3μm2,結(jié)合含氣量等因素分析認(rèn)為:我國煤層氣高產(chǎn)區(qū)為晉城潘莊礦區(qū)，中產(chǎn)區(qū)為長治屯留區(qū)、開平錢家營區(qū)、大城1-1區(qū)。應(yīng)該說離柳礦區(qū)也可能成為高產(chǎn)區(qū)。表2我國部分地區(qū)煤層氣試井滲透率統(tǒng)計(jì)表⑴地區(qū)滲透率/×10—３μm2地區(qū)滲透率／×10—３μｍ2地區(qū)滲透率／×1０-３μｍ２唐山1、2井3．5安陽、紅嶺0。０３92～０。２8柳林、楊家坪0。0０69～1.３1唐山40。１安陽１井0。315柳林三交２~5唐山５0。０26~０．22安陽20.282煤柳1１．３8開灤馬家溝0.79安陽30．1５9煤柳２0.01大城０。５～０。９安陽４０．03９2煤柳30。66大城１－１0。12沈陽紅陽0。002~０.1７煤柳４井０。9６大城參10．５鐵法大興０。２吳堡試10。０１大城試1０.003鐵法3號０．22試10。6５晉城試１號孔0。5１SG-3３2試2０。２晉城潘2井1。53ＳG－60.6試31０.4５晉城CＱ—9井3．1６ＨＷ－１２．88試4１８。5６沁源參１井0.０7HW－2３.６4韓城２.５屯留20。１冷水江試10。01曲試１0.04屯留31．０１準(zhǔn)東10．04淮南潘集0。1７～0.14地面鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯在淮北、鐵法等礦區(qū)都取得成功.淮北礦區(qū)19９4年底開頭在桃源礦101８首采工作面進(jìn)行地面鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯試驗(yàn),前半年平均抽放量5７7m3/ｄ，以后衰減，共抽14個(gè)月，抽出瓦斯180kｍ3，瓦斯抽放率達(dá)到6４。１％，抽放瓦斯?jié)舛仁冀K保持在9０%以上，鉆孔抽放半徑可達(dá)300ｍ以上，抽氣量不高的緣由主要是采空區(qū)氣源不足。鐵法礦區(qū)首先在大興礦北一采區(qū)405工作面進(jìn)行地面鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯試驗(yàn)，共打3個(gè)試驗(yàn)孔，孔間距1５0ｍ,鉆孔布置在離回風(fēng)巷約50m處,套管直徑1８0ｍｍ.開頭抽放時(shí)單孔日抽氣量３440m3/d,呈遞減趨勢，停抽1～2天又恢復(fù),抽氣瓦斯?jié)舛榷荚冢?％以上。目前為止，礦區(qū)已施工15口地面鉆井抽放采空區(qū)瓦斯。顯然,地面鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯的技術(shù)是成功的,只要有充足氣源，并合理設(shè)計(jì)孔間距和平面位置，能夠取得好的抽放效果。3．２順煤層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯模式順煤層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯是一種主流進(jìn)展技術(shù),它能確保采掘工作在低瓦斯含量條件下進(jìn)行，給采掘工作制造平安環(huán)境，抽瓦斯成本也相對較低。但由于我國煤層透氣性較低,煤層可鉆性較差，加上較長的預(yù)抽時(shí)間，使采掘接替緊張，因此,往往難以使一些企業(yè)接受。但在單一煤層開采條件下,要取得平安高效的生產(chǎn)效果，采納順煤層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯是最佳的選擇。在鉆孔布置上，主要有如圖３—1、３—２、３—3所示一些方式：圖３—１為順煤層水平長回風(fēng)順槽位置回風(fēng)順槽位置鉆孔切眼位置運(yùn)輸順槽位置圖3-1：順煤層水平長鉆孔鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯方式,適用于厚度2ｍ以上、賦存穩(wěn)定、構(gòu)造簡潔、煤層堅(jiān)固性系數(shù)大于0．8的煤層.這種方式不需要預(yù)先籌備巷道工程,利用在煤層中的開拓巷道就可以施工水平鉆孔,而且能夠保證足夠的預(yù)抽時(shí)間,有可能的話，盡量使煤層瓦斯含量降低到6m3/t以下，為采掘工程制造平安環(huán)境.施工鉆機(jī)盡量采納長鉆孔鉆機(jī),如國外引進(jìn)的千米鉆機(jī)等。對近水平煤層，如果鉆孔深度只能達(dá)到２0０～5０0m，可以調(diào)整為傾斜長壁開采方式。譬如晉城寺河、成莊礦乃至沁水盆地的中南部都具備以上條件。圖3—2實(shí)際上與圖3－1類似，所不同的是沿走向要布置兩條順層巷道,然后雙向施工順層長鉆孔.對稱孔深２5０ｍ以上時(shí)可籌備出兩個(gè)低瓦斯工作面，對稱孔深450m以上時(shí)可籌備４個(gè)低瓦斯工作面,以此類推。這種模式的缺點(diǎn)是下向鉆孔施工和排水困難,適用于地層水小的近水平煤層,這時(shí)下向鉆孔抽放瓦斯的效果會(huì)更好。實(shí)際上圖3－1也可擴(kuò)展為雙巷道巷道鉆孔圖3-2傾斜方向順煤層長鉆孔預(yù)計(jì)工作面巷道位置回風(fēng)順槽運(yùn)順順槽回風(fēng)順槽運(yùn)順順槽圖3-3傾斜方向順煤層鉆孔切眼向鉆孔施工，由于這時(shí)都是水平孔，且不受煤層傾角限制。圖3-３是在順煤層長鉆孔施工困難時(shí)的順煤層鉆孔布孔方式,一般礦井都能采納。這種方式上向鉆孔盡量打長，不足一個(gè)工作面長度時(shí)，可在風(fēng)巷打下向鉆孔補(bǔ)充,確保鉆孔掌握整個(gè)工作面范圍。但這種方式籌備工程量大,且巷道掘進(jìn)前應(yīng)采納其它方式對掘進(jìn)條帶的瓦斯進(jìn)行預(yù)抽放.在類似淮南礦區(qū)煤層條件下，可采納邊掘邊抽結(jié)合巷道工作面前方預(yù)抽的方式降低掘進(jìn)條帶的瓦斯,在類似松藻、窯街等嚴(yán)重突出危險(xiǎn)的條件下,可采納底板巖石巷道穿層鉆孔預(yù)抽掘進(jìn)條帶煤層瓦斯,如圖３－４、3—５所示。鉆場掘進(jìn)工作面預(yù)抽鉆孔邊掘邊抽鉆孔鉆場掘進(jìn)工作面預(yù)抽鉆孔邊掘邊抽鉆孔圖3-4掘進(jìn)工作面預(yù)抽和邊掘邊抽布孔方式底板巖石巷道底板巖石巷道未來煤巷位置3-5底板巖石巷道穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯制約順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)進(jìn)展的幾個(gè)重要緣由是:順煤層長鉆孔施工困難,煤層透氣性低，預(yù)抽瓦斯的效果難以令人滿意.為此，近幾年國內(nèi)外進(jìn)行了大量的討論。對順煤層鉆孔施工,利用壓風(fēng)排渣鉆進(jìn)技術(shù),對提高松軟突出危險(xiǎn)煤層的鉆孔成孔深度作出了貢獻(xiàn)。只要滿意風(fēng)量和風(fēng)壓的要求,利用液壓150型鉆機(jī)的成孔深度能夠達(dá)到80～1００m以上，輔以下向鉆孔,能夠確保傾斜寬度不超過1８0m的工作面范圍全部被順煤層鉆孔所掌握。近幾年,煤科總院重慶分院在松藻、淮南、徐州、豐城、芙蓉等礦區(qū)的試驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。對突出危險(xiǎn)性小的煤層,尤其對煤層較穩(wěn)定、堅(jiān)固性系數(shù)大于０.8的中厚以上煤層,順煤層鉆孔深度超過2０0ｍ以上的技術(shù)是比較成熟的.煤科總院西安分院的MK－6型鉆機(jī)在寺河礦成孔深度完全可以超過500ｍ，MK－７型鉆機(jī)在銅川陳家山礦試驗(yàn)成孔深度超過8０0ｍ，澳大利亞ＶＬＤ（ValｌeyLongwaｌlＤrｉｌｌｉngPｔyLｔd）公司VLD1００0型鉆機(jī)在亞美大寧能源公司大寧煤礦試驗(yàn)成孔深度超過10０0m。這些試驗(yàn)為順煤層長鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)的進(jìn)展奠定了良好的基礎(chǔ)。在提高煤層透氣性方面,近幾年重點(diǎn)討論掌握預(yù)裂爆破和擴(kuò)孔技術(shù)。掌握預(yù)裂爆破技術(shù)應(yīng)該說是成功的，在平頂山等礦區(qū)實(shí)現(xiàn)順煤層鉆孔爆破孔深度達(dá)到７０ｍ以上，爆破后透氣性能明顯增高。高壓細(xì)射流擴(kuò)孔技術(shù)在穿層鉆孔中應(yīng)用獲得成功，在松藻、淮南等礦區(qū)的試驗(yàn)表明，擴(kuò)孔前后瓦斯抽放量增加近１0倍。但在順煤層鉆孔試驗(yàn)遇到了與掌握預(yù)裂爆破相同的技術(shù)難題,即對松軟突出危險(xiǎn)煤層鉆孔施工完成后,在取出鉆桿同時(shí)鉆孔發(fā)生顯著變形，使得掌握預(yù)裂爆破的炸藥無法裝入孔內(nèi)、高壓細(xì)射流擴(kuò)孔器也無法送入孔底，這極大限制了掌握預(yù)裂爆破和高壓細(xì)射流擴(kuò)孔技術(shù)在順煤層鉆孔中的應(yīng)用。為此,目前正在開展機(jī)械鉆孔、細(xì)射流擴(kuò)孔一體化技術(shù)以及高壓細(xì)射流鉆孔－擴(kuò)孔技術(shù)，一旦這些技術(shù)的成功，會(huì)極大促進(jìn)順煤層鉆孔預(yù)抽瓦斯技術(shù)的進(jìn)展。３.3利用采動(dòng)卸壓抽放煤層瓦斯順煤層鉆孔預(yù)抽瓦斯技術(shù)的缺點(diǎn)是透氣性低、煤層軟,使得單位工程預(yù)抽量小、預(yù)抽時(shí)間長、預(yù)抽工程量大、鉆孔施工困難等。因此,在有條件的情況下，尋求利用采動(dòng)卸壓抽放瓦斯的技術(shù)是合理的.但這種方法的缺點(diǎn)是不能預(yù)先對煤層瓦斯進(jìn)行處理，也就是說不能在采掘生產(chǎn)系統(tǒng)形成前為采掘生產(chǎn)供應(yīng)平安環(huán)境,只能在采掘生產(chǎn)過程中抽放瓦斯，因此，平安牢靠性要低，對抽放瓦斯的管理要求更嚴(yán),而且還要求具備肯定的條件，否則難以有效掌握瓦斯。最有效的卸壓抽瓦斯技術(shù)是開采保護(hù)層.圖４示出了保護(hù)層開采抽瓦斯的方式。開采保護(hù)層的一個(gè)關(guān)鍵問題是選擇好首采層，由于首采層開采時(shí)的瓦斯治理難度很大，也是保護(hù)層開采中最不平安的地點(diǎn).因此,應(yīng)選擇瓦斯含量不高、不具有突出危險(xiǎn)或突出危險(xiǎn)性較小的煤層作為首采層，應(yīng)注意首采層到其它煤層之間的層間距、層間巖層性質(zhì),并盡量考慮合理開采程序，不宜破壞鄰近層又要使鄰近層處于首采層的有效卸壓范圍以內(nèi)，盡量使開采一層保護(hù)多層或能夠逐層卸壓保護(hù)，還有一個(gè)重要因素是首采層開采期間如何合理抽放被卸壓層的瓦斯，否則,首采層將無法推動(dòng).一般情況下，首采層采高達(dá)到１.4m以上時(shí),開采下保護(hù)層的卸壓高度能夠達(dá)到6０m以上；首采層采高達(dá)到1.8ｍ以上時(shí)，開采下保護(hù)層的卸壓高度能夠達(dá)到１00ｍ以上；開采上保護(hù)層的卸壓深度一般在60ｍ以內(nèi);下保護(hù)層的卸壓角度通常超過法線角度。當(dāng)開采下保護(hù)層時(shí)，依據(jù)層間距情況確定頂板抽瓦斯巷內(nèi)是否向上部煤層施工鉆孔。如果,層間距不大,首采層采高較大,這時(shí)頂板抽瓦斯巷會(huì)嚴(yán)重破壞，裂隙也會(huì)進(jìn)展到上部煤層中，這時(shí)巷道內(nèi)可以不施工穿層鉆孔，封閉巷道即可直接抽放上部煤層中的瓦斯,這就是走向高位抽放巷，在陽泉等礦區(qū)獲得廣泛應(yīng)用。如果采高較小,層間距大，這時(shí)在頂板巷道內(nèi)施工上向穿層鉆孔進(jìn)入煤層是必要的，這種方式在淮南等礦區(qū)應(yīng)用取得顯著效果。如果上部煤層不行采，頂板抽瓦斯巷的主要任務(wù)是掌握開采層的瓦斯，這時(shí)可將巷道放入首采層的裂隙帶內(nèi)，巷道內(nèi)不施工鉆孔,并將巷道封閉抽放，巷道一方面能夠攔截抽放上部煤層流入的瓦斯,另方面還能抽放開采層采空區(qū)的瓦斯,這就是頂板低位巷道抽瓦斯的方法，在淮南、新集等很多礦區(qū)得到應(yīng)用。對頂板高位和低位巷道，如果以巖石水平長鉆孔代替巷道，這就是頂板巖石水平長鉆孔抽放上鄰近層和采空區(qū)瓦斯的方式,在陽泉、淮南等很多礦區(qū)都得到廣泛應(yīng)用.當(dāng)首采層為厚煤層時(shí),為了不破壞上部煤層,可先開采厚煤層的上分層，這樣既能保護(hù)上部煤層，又能對上部煤層進(jìn)行有效卸壓,使其瓦斯緩慢流向開采層.這種方式在海石灣礦的設(shè)計(jì)中采納.開采上保護(hù)層時(shí)，底板抽放瓦斯巷道內(nèi)通常應(yīng)施工穿層鉆孔進(jìn)入煤層，巷道應(yīng)盡量布置在煤層群底板，便于一條巷道為多層煤抽放瓦斯服務(wù)。上保護(hù)層開采在淮南、松藻、芙蓉等礦區(qū)都得到廣泛應(yīng)用。首采層卸壓線首采層卸壓線底板抽瓦斯巷道頂板抽瓦斯巷圖4開采保護(hù)層抽卸壓瓦斯方式頂板巖石水平鉆孔３.４采空區(qū)瓦斯抽放采空區(qū)瓦斯抽放的主要目的是為了解決采煤工作面瓦斯超限的問題,尤其對高產(chǎn)集約化生產(chǎn)的工作面，即使通過煤層瓦斯預(yù)抽或采動(dòng)卸壓抽放，或者即使煤層瓦斯含量不高，但由于工作面產(chǎn)量高,工作面瓦斯仍然難以利用通風(fēng)方法解決，這時(shí)采納采空區(qū)瓦斯抽放是必要的。采空區(qū)瓦斯抽放的另一些目的是削減采空區(qū)向生產(chǎn)采掘空間泄露瓦斯，減輕礦井通風(fēng)的壓力,譬如，老采空區(qū)的瓦斯抽放;把瓦斯作為資源進(jìn)行開發(fā)利用，削減瓦斯向大氣中的泄露量，避開瓦斯對大氣的污染,譬如廢棄礦井的瓦斯抽放。采空區(qū)瓦斯抽放的方法很多,前面提到的地面鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯、頂板低位巷道抽放采空區(qū)瓦斯，頂板巖石水平鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯等都是格外有效的采空區(qū)抽放瓦斯方法.另外還有采空區(qū)埋管抽放瓦斯、老采空區(qū)封閉抽放瓦斯等方法也得到廣泛應(yīng)用。圖5主要介紹采空區(qū)高冒帶鉆孔抽放瓦斯的方法。這種方法的關(guān)鍵是鉆孔的角度,要求鉆孔進(jìn)入采空區(qū)裂隙帶內(nèi),終孔位置不能太高,也不能太低,鉆孔還不能被冒落巖石所切斷，否則抽放瓦斯?jié)舛绕突虺槌鐾咚沽啃?。只要選擇合理的鉆孔參數(shù)，這種方法能抽出較高濃度的采空區(qū)瓦斯，完全可以代替尾巷,并能有效解決上隅角瓦斯超限問題.采空區(qū)采空區(qū)抽瓦斯巷抽瓦斯鉆孔回風(fēng)巷位置圖5采空區(qū)高冒帶鉆孔抽瓦斯方法裂隙區(qū)4、促進(jìn)瓦斯抽放的主要措施4.1把瓦斯抽放當(dāng)作煤層氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行運(yùn)作前面論述瓦斯抽放的意義時(shí)已經(jīng)談到,瓦斯抽放不是賠錢買賣,而是能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益、平安效益、環(huán)境效益的產(chǎn)業(yè).因此，不能連續(xù)停留在只為平安生產(chǎn)進(jìn)行瓦斯抽放的觀念上，而應(yīng)該把它當(dāng)作產(chǎn)業(yè)進(jìn)行運(yùn)作，觀念的轉(zhuǎn)變是最為迫切的。以晉城寺河礦為例:寺河礦瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)開發(fā)量2億ｍ3/年，建立120Ｍｗ煤層氣發(fā)電機(jī)組。抽瓦斯成本掌握在0.２9元／ｍ３,發(fā)電成本掌握在0。1０元/ｋwh,合計(jì)成本掌握在0.2６元/ｋwh以內(nèi)，按上網(wǎng)價(jià)0。30元／ｋwh計(jì)算，年利稅約３８00萬元以上。目前中試已取得成功,抽氣量已達(dá)到700０萬ｍ3／年，抽氣成本０.3２元／m3,民用氣量約1０00萬m3，氣價(jià)0。4０元／m3;發(fā)電裝機(jī)容量1．5萬ｋｗh,發(fā)電成本0．1２元/ｋｗｈ，合計(jì)發(fā)電成本0．32元／kwh,主要供礦區(qū)自用電，以購電價(jià)格0。4５元／ｋwh計(jì)算,年制造利稅２００0萬元以上。此外，規(guī)模開發(fā)煤層氣后,易于實(shí)現(xiàn)抽掘采平衡,去年底才投產(chǎn)的設(shè)計(jì)能力為4Mt原煤的礦井，估計(jì)今年產(chǎn)原煤５Mｔ，增加原煤產(chǎn)值1。５億元以上，通風(fēng)費(fèi)用成本降低３0%以上(抽放率３0％以上)，間接效益更為誘人。顯然瓦斯抽放完全可以當(dāng)作一個(gè)具有可觀贏利的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行運(yùn)作，而不是一項(xiàng)只有投入、沒有產(chǎn)出的被動(dòng)措施。限制瓦斯抽放產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的主要障礙是瓦斯利用途徑,很多礦區(qū)對此進(jìn)行過探究,譬如民用燃?xì)?、作為制造碳黑原料氣等。由于煤礦區(qū)多位于山區(qū)、煤礦抽出的瓦斯?jié)舛容^低，這些不利因素給瓦斯利用帶來難處。還有一個(gè)主要因素是瓦斯抽放普遍存在規(guī)模小，抽出量少的情況.任何產(chǎn)業(yè)，規(guī)模太小成本就高，產(chǎn)業(yè)前景就不樂觀,譬如一個(gè)礦一年只抽幾百萬m3純瓦斯，投入一套利用系統(tǒng)的成本不低，而產(chǎn)值規(guī)模又小，當(dāng)然是得不償失的事,使得瓦斯利用往往只能成為職工的一個(gè)福利事業(yè),企業(yè)沒有得到應(yīng)有的收益，而瓦斯抽放工程的投入又是一個(gè)不小的數(shù)字,這就使企業(yè)決策人左右為難，瓦斯抽放成為一項(xiàng)沒有利益驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)工程,要想取得大的突破就格外困難了。因此,探討瓦斯利用途徑，形成煤層氣規(guī)?；_發(fā)利用的產(chǎn)業(yè)效應(yīng)是促進(jìn)瓦斯抽放最有力的措施?？上驳氖?，近幾年煤礦瓦斯抽放和利用產(chǎn)業(yè)已看到曙光。撫順礦區(qū)瓦斯供沈陽市民燃?xì)馊〉贸尚ВF法礦區(qū)瓦斯供鐵嶺等城市民用燃?xì)庖踩〉贸尚?，晉城寺河礦瓦斯發(fā)電中試的成功給我們開辟了一條更為誘人的產(chǎn)業(yè)化途徑,松藻、淮北等礦區(qū)瓦斯發(fā)電項(xiàng)目也初步償?shù)教痤^,晉城還正與陽城電廠商談供氣事宜,電廠利用瓦斯代替噴油助燃,還購置了兩部瓦斯液化槽車,定時(shí)給居民送氣上門.這些都預(yù)示著瓦斯大規(guī)模抽放利用產(chǎn)業(yè)將很快興起。４.２瓦斯抽放是瓦斯礦井關(guān)鍵的生產(chǎn)程序在煤礦采掘過程中,瓦斯是最大的威脅，瓦斯抽放是解除這種威脅最有效的措施，只有在進(jìn)行大量瓦斯抽放，通風(fēng)足以稀釋在任何意外情況消滅的瓦斯?jié)舛葧r(shí)，才能給采掘生產(chǎn)制造一個(gè)不受瓦斯威脅的相對平安環(huán)境。因此,不能把瓦斯抽放當(dāng)作一項(xiàng)被迫的措施,而應(yīng)納入煤礦生產(chǎn)中最重要的一道生產(chǎn)工序,瓦斯抽放這道工序沒有完成前,是不能進(jìn)行其它工序的作業(yè)。對高瓦斯突出礦井，應(yīng)樂觀采納瓦斯預(yù)抽措施，通過瓦斯預(yù)抽使煤層瓦斯含量降低到6~８m３／t以下時(shí),采掘過程中瓦斯治理的難度就要小得多，只有這樣,才能給后續(xù)的采掘作業(yè)供應(yīng)相對平安的生產(chǎn)環(huán)境.煤與瓦斯突出猜測技術(shù)認(rèn)為，煤層瓦斯含量小于10m3/ｔ時(shí),可認(rèn)為煤層不具有突出危險(xiǎn)性；煤層瓦斯壓力小于0．７４MPａ，也相當(dāng)于煤層瓦斯含量降低到約１0m3／ｔ以下時(shí)，可認(rèn)為煤層已不具有突出危險(xiǎn)性。因此，從煤與瓦斯突出預(yù)防的角度看，煤層瓦斯含量不宜超過10m３／ｔ,否則,被動(dòng)的預(yù)防突出措施是很難給采掘生產(chǎn)供應(yīng)相對平安的生產(chǎn)環(huán)境。從瓦斯積聚的角度看,工作面風(fēng)量不宜超過18０0ｍ３/miｎ，瓦斯?jié)舛炔灰顺^０.７％,按工作面日產(chǎn)原煤50００ｔ算，噸煤瓦斯涌出量不宜超過3m3/t,考慮殘余量為3～5m3/t，因此煤層瓦斯含量不宜超過６~８m3/t.對高效集約化生產(chǎn)工作面，工作面日產(chǎn)原煤可達(dá)1500０～20００0ｔ，此時(shí)工作面瓦斯涌出量不行能被通風(fēng)稀釋到平安濃度限以內(nèi).但如果煤層瓦斯含量低于6m3/ｔ時(shí)，連續(xù)采納預(yù)抽方法處理瓦斯效果是不佳的,此時(shí),應(yīng)重點(diǎn)采納采動(dòng)卸壓瓦斯抽放和采空區(qū)瓦斯抽放方法。因此,礦井瓦斯抽放計(jì)劃中應(yīng)充分考慮瓦斯預(yù)抽、采動(dòng)卸壓抽、采空區(qū)抽的抽放瓦斯目標(biāo),并依據(jù)礦井各種抽放方法的抽放考察參數(shù)，合理計(jì)劃抽掘采生產(chǎn)連接計(jì)劃,并嚴(yán)格執(zhí)行計(jì)劃,真正把瓦斯抽放納入第一道生產(chǎn)工序中。４．３.依據(jù)礦井特點(diǎn)討論瓦斯抽放和評價(jià)技術(shù),強(qiáng)化瓦斯抽放管理由于各礦井煤巖層的賦存特點(diǎn)、瓦斯賦存的規(guī)律、生產(chǎn)采掘工藝的方式等可能存在很多不同之處,依據(jù)礦井自身特點(diǎn)討論瓦斯抽放的合理組合方式、工藝參數(shù)、抽放效果評價(jià)技術(shù)等是格外必要的。這些討論成果能夠?yàn)榈V井瓦斯抽放的科學(xué)管理、生產(chǎn)計(jì)劃的科學(xué)編制以及計(jì)劃的嚴(yán)格實(shí)施供應(yīng)必要的科學(xué)依據(jù),也是確保平安生產(chǎn)、提高工作效率和生產(chǎn)效益的有效手段。在我國實(shí)際的煤礦生產(chǎn)中,瓦斯抽放技術(shù)的討論、瓦斯抽放效果的評價(jià)、瓦斯抽放計(jì)劃的科學(xué)編制和嚴(yán)格實(shí)施往往被忽視。有的是看看別人怎么做，自己也怎么做，沒有考慮礦井自身的特點(diǎn)；有的瓦斯抽放計(jì)劃都有,但實(shí)際情況