煤氣層抽采技術及其應用探討

摘要：我國作為世界第一產煤國，發生煤礦事故也最嚴重，事故的主要原因是煤氣層災害，而煤氣層抽采技術是防治煤礦煤層氣災害事故的根本措施。如今，煤炭業發展迅猛，礦井數劇增，因此礦井需要抽采煤氣層，急需煤氣層抽采枝術的迅速發展與有效應用。文章介紹了煤層氣抽采技術及其應用，總結出了煤層氣抽采的技術關鍵與安全對策。

關鍵詞：煤礦事故；煤氣層；抽采技術；安全技術措施；煤炭業 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD712 文章編號：1009-2374（2016）17-0134-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.065

煤層氣又被稱為“瓦斯”，通常產生于煤炭產生過程中。據相關數據顯示，從泥炭發展到無煙煤的整個過程中，每噸煤都會釋放產生出高達50～300立方米的煤層氣，煤層氣中含量最多的組成成分是甲烷，因此煤層氣是一種可再生的清潔能源。我國煤層氣儲量非常大，據相關統計，我國煤層氣的存儲量達到36.8萬億立方米，此外，還有許多煤層氣資源還正處于勘探狀態。煤層氣的抽采具有非常重要的作用，對于緩解國家資源短缺局面具有非常重要的意義，此外，煤層氣的抽采對于保護生態環境、提高社會經濟效益具有直接的影響力。但是我國的煤礦絕大部分是開采出來的，煤層進行開采出來的煤炭開采特別困難。雖然隨著我國煤炭工業的進步，整體礦采規模逐漸增大，相應的新技術不斷引進。這些年以來，我國在井底下進行的煤層氣抽采很好，但是效率很低、利用率也特別低。這種不好的現實情況使得我們國家工業發展水平一步步走向不樂觀，因此應該提高煤層氣抽采水平，緩解能源壓力。

1 我國煤層氣抽采的發展

1.1 總體情況

我國煤層氣資源量特別巨大，雖然隨著近年來我國煤礦產業的飛速發展，加上國家所需煤層氣資源的不斷提升，使得我國煤層氣的抽采量不斷增加。但由于技術等方面的原因，大部分資源在現有開發技術水平下難以被廣泛利用。這情況就是，我國的抽采在總體的量上來說一直增加，可是效率很低、抽采效果也很不好。因此，我國煤層氣的整體開發進度遠遠低于國家相關政策規劃要求，距離世界發達國家之間還有很大一段差距，遠遠達不到西方發達國家的平均水平。

總的來說，我國目前煤礦井下抽采煤層氣利用情況為：井下抽采是剛開始的階段，利用量特別小，利用率也很低，沒有形成大的規模，整體煤氣層的抽采有待提升。除此之外，我國目前的主要抽采煤層氣礦區雖然有很多，但其中問題也頗多。由于煤氣抽采中使用的技術難以滿足實際工作施工過程要求；相應的煤氣抽采設備陳舊不堪，不能實現煤氣抽采的正常作業；抽采的煤氣的存儲利用效率低下，每年大量煤層氣泄漏到太空中去，浪費了大量的寶貴資源。據相關報道，我國煤層氣抽采量大幅度提升，但是整體利用率不足一半，其中技術的原因成為制約我國煤層氣產業發展的根本原因，我國煤層氣產業需要在抽取和利用的整個階段的廣度和深度方面有待發展。

1.2 煤層氣抽采的意義

煤層氣是一種可再生能源，是一種相對干凈的化石能源，在當今能源轉型社會建設過程中扮演著非常重要的角色。根據我國十三五規劃的建議，為推動我國能源轉型，建設資源節約型社會，推動社會低碳循環發展，需要積極開發天然氣、煤層氣、頁巖氣，因此加快推進煤層氣的抽采具有非常重要的現實意義。煤層氣是造成煤礦瓦斯事故、威脅煤礦工人生命安全的直接因素，加強對煤層氣的抽采是預防煤礦瓦斯事故的最為重要的措施，對于提高采礦作業的安全性、化解煤礦生產的安全隱患具有非常有利的作用。因此對煤層氣的開發利用是十分重要的，這樣不僅能夠獲得較為清潔的能源資源，而且能夠對煤礦工人的生命安全保駕護航。通過抽采煤層氣這種清潔能源，可以降低煤炭能源的相對消耗，緩解了當前國家面臨的資源短缺問題，而且使用過程中減少了二氧化碳廢氣的排放量，為保護環境做出貢獻。

2 我國煤氣層抽采技術的相關問題

2.1 煤層氣抽采的方法

目前，煤層氣開發的主要方式包括井下煤層氣抽采和地面鉆采煤層氣，但井下煤層氣抽采產量較小，煤層氣的利用率較低，甲烷濃度不高（20%～50%），但安全性較好。通過地面鉆采方式則產氣量大、產氣時間長，甲烷含量高（大于90%），可以支撐大規模的商業化利用，但這對煤層氣資源量、煤層地質構造、含氣量、滲透率、地理環境等都有較高的要求，煤層氣地面開采和井下開采有很多不同之處。有在平地進行開采的技術，該開采技術主要包含了四種方法：一是挖掘技術；二是完井技術；三是采氣技術；四是產出水和煤層氣采集和處理系統。

在井底進行抽采的技術一般會牽扯到五方面，就是五種方法：一是區域性治理煤層氣技術；二是鉆孔準備技術；三是鉆孔抽采技術；四是隨機性的抽采技術，能解決它們很多突然的變化和困難的難題，有效消除突發性的災難危險；五是一邊挖掘一邊進行抽采的抽采技術，能夠降低礦采礦井中煤層氣的相對含量，降低煤層氣發生爆炸的可能性。

2.2 我國煤層氣抽采的未來發展

為了加大煤層氣抽采和利用的力度，我國科研技術人員研發出了五種新的抽采技術，大大地提高了煤層氣的抽采率：一是可以進行一層層拆卸、解壓。通過逐層降低煤層氣整體壓力的方法，大幅度泄壓后的煤層氣通過相應的輸出管道不斷輸出，完成煤層氣的抽采作業；二是煤與煤層氣共同進行采技術，在進行煤礦采煤作業時，采取先抽采煤層氣、后采煤作業的步驟，使得煤與煤層氣的采集過程同時進行，加快礦產開發進程；三是一體化增透卸壓抽采技術；四是在很大空間上的上部進行煤層拆卸解壓縮，這也是一種好的、見效快的抽采

方法。

3 煤層氣抽采的安全解決方法

3.1 抽采方法的使用

煤層氣地面開采方法主要有兩種：一是在煤炭礦采區內直接開采煤層氣；二是通過管道運輸到遠離采礦作業平臺的其他地區進行抽采。要進行采前預抽的選擇，對還沒有進行拆卸解壓縮的煤氣層進行煤層氣抽采，而且要在煤層開采之前就能預先抽采出來，另外要進行邊采邊抽的選擇，對于鄰近層煤層氣抽采要預防煤層氣大量涌入開采層綜采工作面。當礦井里面有太多能夠進行抽采的大煤層時，上下左右前后挨著的那些層會受到正在進行抽采的那層煤氣層的影響，產生畸變、腫脹等問題。如果這樣的話，煤層之間就會出現斷裂，形成的間隙就會造成煤層氣的向外泄露，對整個抽采過程形成安全隱患。

3.2 進行抽采時的安全解決方法

在井底下進行煤層氣抽采需要考慮多方面因素，需要密切配合好上下平臺之間的關系，最主要的是做好下面的抽采的工作，才能打下好的基礎。鉆研一種從地面進行鉆孔用來制造煤層氣的方法等，還要改變觀念，那就是對煤層氣采用抽采的方式，把它作為煤氣層開采的方式進行嚴謹的過程管理。另外，很重要的是，我們要持續鉆研，研究煤層氣抽采的新方法，提高我們的水平。目的是為了充分地合理地利用珍貴的煤層氣，因此相關部門需要大力傳播先進的煤層氣抽采新方法、新思想，不斷完善煤層氣抽采流程和相應的技術設備，提高整體抽采作業的水平，讓這里的抽采量不會發生太大的改變。

4 結語

煤層氣的抽采在整個國家資源開采過程中起著越來越重要的作用，對于緩解國家資源短缺狀況，遵循國家實施的資源節約型、環境友好型社會的發展方向有著非常重要的作用，除此之外，在整個煤礦采集過程中，煤層氣的抽采直接關系整個煤礦的安全生產，因此加快煤層氣的抽采非常重要。針對當前我國煤層氣抽采過程中存在的諸多問題，相關部門需要積極引進先進思想方法，革新技術設備，不斷提升我國煤層氣抽采水平。

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作者簡介：荊志杰（1985-），男，山西大同人，山西省地質礦產研究院工程師，研究方向：資源勘查。

（責任編輯：秦遜玉）