低透氣性煤層瓦斯抽采技術(shù)及應(yīng)用分析

梁國(guó)亮

摘 要：我國(guó)對(duì)于煤炭資源的需求是比較大的，近些年來由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的煤炭開采量也在逐漸的提高，但是由于過度的開采，目前煤炭的開采難度也在不斷的提高，特別是一些在深層處的透氣性煤層，瓦斯的含量比較高所以說抽采的難度比較大，對(duì)于煤礦的開采安全有著較大的影響。本文主要對(duì)瓦斯的抽采技術(shù)進(jìn)行了主要的探討和分析。

關(guān)鍵詞：低透氣性煤層;瓦斯抽采;應(yīng)用分析

煤礦在開采的過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橥咚怪卫淼牟坏轿欢鴮?dǎo)致的安全事故。因此需要有關(guān)部門加強(qiáng)對(duì)于瓦斯的治理，盡量的消除安全方面的隱患，這也是煤礦企業(yè)必須要重視的安全措施之一。目前我國(guó)的煤礦企業(yè)的工作人員借鑒了國(guó)外的一些先進(jìn)的技術(shù)，探索出了低透氣性煤層瓦斯抽采的最佳的方式，并且截止到目前為止已經(jīng)取得了一定的成功的經(jīng)驗(yàn)。

1 概述

1.1 瓦斯的背景介紹

煤礦這一資源在地球上屬于不可再生的資源，主要是地球在幾億年前經(jīng)過植物遺體的長(zhǎng)時(shí)間的堆積而長(zhǎng)埋于地下，并且經(jīng)歷了一定的物理作用和化學(xué)作用而形成的沉積巖，而瓦斯就是煤礦資源在形成的初期，厭氧菌分解了有機(jī)質(zhì)所形成的氣體，主要存在于煤或者是巖層當(dāng)中。瓦斯的開采和煤礦的開采兩者是一起的，一幫情況下都是在進(jìn)行煤礦的開采的時(shí)候瓦斯就會(huì)隨之而用處，瓦斯在涌出之后自身所具有的含量以及自身所具有的形式將成為瓦斯分類的具體的標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下都分為以下三種，分別是高瓦斯礦井或者是瓦斯礦井以及瓦斯突出礦井這三種。但是瓦斯的冒出并不是完成的好事，對(duì)于環(huán)境空氣來說，瓦斯的冒出對(duì)于空氣容易造成一定的污染，對(duì)于進(jìn)行開采的礦工來說也是非常危險(xiǎn)的，其中瓦斯是無污染的一種燃料，所以說瓦斯需要在開挖的時(shí)候注意，但是使用的時(shí)候卻是煤炭和汽油等燃料的良好的替代品。想要解決這一問題可以提前的對(duì)瓦斯進(jìn)行抽采，這樣可以順利的降低瓦斯抽采的難度，并且還可以有效的節(jié)約使用的資源。

我國(guó)相對(duì)于一些國(guó)外的國(guó)家來說進(jìn)行瓦斯開采的難度是比較大的，原因就在于相對(duì)于那些國(guó)外的國(guó)家來說，我國(guó)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是更加的復(fù)雜的，并且煤炭的透氣性是更低的，因此瓦斯的含量也是相對(duì)來說比較高的，所以說抽采的難度是被加大的，如果不注意就會(huì)造成一定的瓦斯事故。目前我國(guó)所面臨的主要的瓦斯抽采治理問題就是瓦斯的抽采量比較低而且抽采后利用率也比較低。

1.2 煤層透氣性的測(cè)定

煤層透氣性主要指的就是在地下的壓力層存在的情況下，煤層當(dāng)中的瓦斯氣體的流動(dòng)程度，主要的表示方式就是通過透氣性系數(shù)來進(jìn)行表示的。目前我國(guó)采取的主要的測(cè)定的方式就是由我國(guó)的礦業(yè)大學(xué)所提出的測(cè)定的方法。

1.3 低透氣性煤層瓦斯抽采瓶頸

自從我國(guó)推行改革開放的政策以來，我國(guó)的煤炭工業(yè)至今為止已經(jīng)取得了一定的成果，并且我國(guó)的自動(dòng)化和機(jī)械化方面的發(fā)展一直在進(jìn)步，所以說煤炭開采的技術(shù)也得到了提高，有了突破性的進(jìn)展。但是從世界的角度來說，我國(guó)在煤炭開采領(lǐng)域當(dāng)中所產(chǎn)生的事故數(shù)量是比較多的，因此我國(guó)也是一個(gè)礦井事故發(fā)生率較高的國(guó)家，瓦斯爆炸或者是瓦斯窒息等多種事故頻繁的發(fā)生，不僅僅造成了企業(yè)的大量的損失，也使得瓦斯的開采面臨著一定的困難，對(duì)于其未來的發(fā)展造成了一定的阻礙。目前來看。抽采瓦斯現(xiàn)階段已經(jīng)成為了低透氣性煤層生產(chǎn)和發(fā)展的一個(gè)重要的瓶頸，特別是一些松軟低透氣性的煤層，這需要更加精準(zhǔn)的抽采設(shè)備，以及更加技術(shù)更好的抽采技術(shù)，只有這樣才可以有效的降低在瓦斯開采的時(shí)候所面臨的危險(xiǎn)程度。低透氣性煤層外絲抽采目前主要瓶頸的突破的地方則是盡量的解決煤層的透氣性以及瓦斯抽采鉆孔技術(shù)的問題，只有解決了這兩方面的問題，才有可能促使瓦斯開采的技術(shù)得到進(jìn)步。

2 低透氣性煤層中瓦斯抽采的常用技術(shù)

2.1 水力鉆孔抽采技術(shù)

不同的技術(shù)適合的抽采環(huán)境也是不一樣的，煤層也是分為了很多個(gè)種類的，簡(jiǎn)單來說，水力鉆孔技術(shù)目前比較適合突出的煤層，這是經(jīng)過了長(zhǎng)期的試驗(yàn)之后可以得出的結(jié)論。水力的鉆孔技術(shù)主要是增加的煤層的透氣性，這樣做的目的也是在于需要控制抽采的時(shí)間，高壓水流的沖擊以及通過鉆孔將高壓的液體壓入低透氣性的煤層，從而快速的引起周圍的煤層發(fā)生一定的變化，接下來就會(huì)出現(xiàn)一些現(xiàn)象，比如說卸壓，位移等等，甚至是出現(xiàn)裂縫，這些都是正常的現(xiàn)象，液體逐漸的填充到了裂縫當(dāng)中，這樣對(duì)=可以有效的增加煤層的透氣性。當(dāng)然在使用這一技術(shù)的時(shí)候，需要注意的就是要盡量的控制好鉆孔的為止，以及其中的尺寸大小和間距，在進(jìn)行的過程當(dāng)中還需要根據(jù)具體的實(shí)施的環(huán)境來設(shè)計(jì)鉆孔的傾角，只有這樣才可以選擇出合適的設(shè)備和型號(hào)，對(duì)于最終煤層的透氣性的影響也是不一樣的。除此以外，還需要對(duì)水壓和孔徑的位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行比較準(zhǔn)確的計(jì)算，這樣進(jìn)行的目的在于對(duì)瓦斯抽采的各種影響因素可以迅速的降到最低，從而有效的控制好裂紋的形成和發(fā)展。水力鉆孔抽采瓦斯的方式可以解決很多的問題，比如說這一技術(shù)適用于比較突出的煤層，那么就可以解決煤層突出的自然結(jié)構(gòu)，這對(duì)于瓦斯的抽采是具有一定的有利的作用的，但是液壓混入進(jìn)去肯定會(huì)對(duì)后續(xù)的煤層的清理造成一定的不便的情況。

2.2 深孔預(yù)爆破強(qiáng)化抽采技術(shù)

這一技術(shù)主要使用是為了應(yīng)對(duì)煤層當(dāng)中所發(fā)生的應(yīng)力變化所產(chǎn)生的裂縫，使用炸藥進(jìn)一步的進(jìn)行炸破可以促使產(chǎn)生的裂縫得到擴(kuò)大，從而有效的增強(qiáng)煤層的透氣性，并且對(duì)于瓦斯的排出情況來說是非常有利的。這一技術(shù)主要應(yīng)用在松軟煤層的瓦斯抽采方面，所進(jìn)行改變的也是煤層當(dāng)中的應(yīng)力的分布，從而有效的擴(kuò)大煤層當(dāng)中卸壓的長(zhǎng)度，通過多次的實(shí)驗(yàn)研究可以證明的是，爆破技術(shù)在瓦斯的抽采過程當(dāng)中，所起到的作用不僅僅是擴(kuò)大已經(jīng)存在的裂縫，還可能會(huì)產(chǎn)生新的裂縫，這樣更加增加了煤層自身所具有的透氣性，有效的提高瓦斯在抽采的時(shí)候所具有的濃度。在運(yùn)用這一技術(shù)和方法的時(shí)候，需要注意的是要控制施工技術(shù)，因?yàn)楸频募夹g(shù)是非常的復(fù)雜并且危險(xiǎn)的，容易造成一定的安全方面的事故，影響后續(xù)的工程。在進(jìn)行爆破的時(shí)候，一般情況下都是以爆炸點(diǎn)為原因的，之后沿著徑會(huì)向周圍擴(kuò)散比較強(qiáng)大的沖擊波，這一次的沖擊波可以和周圍所產(chǎn)生的高壓的氣體兩者之間進(jìn)行相互的作用，從而促使煤層能夠發(fā)生一定的變形，在爆破的后期，多出的爆孔就會(huì)形成，這時(shí)候不同的爆孔之間就會(huì)促使產(chǎn)生的裂縫互相進(jìn)行貫通，當(dāng)形成了較大范圍的裂縫網(wǎng)的時(shí)候，就可以進(jìn)一步的增加低透氣煤層的滲透性，從而更加有利于瓦斯的開采。

2.3 水力割縫強(qiáng)化技術(shù)

這一技術(shù)主要運(yùn)用的是高壓的水流卸壓這一技術(shù)原理，所產(chǎn)生的作用也是通過這一方式來實(shí)現(xiàn)的，主要的步驟一般情況下都是分為兩個(gè)步驟進(jìn)行，在復(fù)鉆機(jī)處進(jìn)行水平的鉆孔，之后通過高壓的水流來對(duì)煤層進(jìn)行切割。在進(jìn)行切割的時(shí)候肯定會(huì)產(chǎn)生煤層的應(yīng)變，當(dāng)出現(xiàn)這一現(xiàn)象的時(shí)候，煤層當(dāng)中就會(huì)產(chǎn)生不均勻的沉降，之后形成一定的裂縫，而瓦斯之后就會(huì)沿著這些裂縫迅速的涌出來，而對(duì)于整個(gè)煤層來說就會(huì)出現(xiàn)迅速的卸壓的現(xiàn)象，相應(yīng)的煤層的透氣性也就可以被增加，從而促使瓦斯的抽取率被大大的提高。在進(jìn)行操作的過程當(dāng)中，一些專業(yè)的高科技的設(shè)備是不可缺少的，因此需要在操作之前進(jìn)行詳細(xì)的準(zhǔn)備。水力的割縫技術(shù)有效的對(duì)煤層的透氣性進(jìn)行了強(qiáng)化，所以說瓦斯的流動(dòng)性就被快速的增加，這樣就實(shí)現(xiàn)了開采的煤層的卸壓，減少瓦斯開采的難度，也為低透氣性煤層當(dāng)中瓦斯的抽取環(huán)節(jié)提供了一定的應(yīng)用方面的價(jià)值。

3 結(jié)束語

從目前的情況當(dāng)中可以看出的是，低透氣性的高瓦斯煤層開采還是煤礦工作的一個(gè)重點(diǎn)的難題，如果不及時(shí)的解決這一問題，那么就會(huì)對(duì)礦工的生命安全有著重大的威脅。因此一定要確保在瓦斯抽采的時(shí)候安全措施順利到位，確保礦工的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]王輝.低透氣性煤層瓦斯抽采技術(shù)研究與應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2013，38（4）：39-40.

[5]呂建光.大西煤業(yè)低透氣性煤層瓦斯抽采濃度提升研究[J]能源與節(jié)能，2015（07）：162-164.

作者簡(jiǎn)介：

梁國(guó)亮（1990- ），男，山西平遙人，通安助理工程師，2013年畢業(yè)于山西煤炭管理干部學(xué)院通風(fēng)安全專業(yè)，主要從事礦井通風(fēng)方面工作。