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行業(yè)新聞

和利隆煤礦瓦斯抽采存在的問題及對(duì)策

作者: 時(shí)間:2019-11-21 09:28

和利隆煤礦瓦斯抽采存在的問題及對(duì)策

  (一)存在的問題

  瓦斯抽采作為防治瓦斯災(zāi)害的主要技術(shù)措施,雖然近幾年發(fā)展很快,但還存在一些問題,主要有:煤層透氣性系數(shù)低,抽采效果差;采掘接續(xù)緊張,抽采時(shí)間短,抽采量不足,不能滿足瓦斯治理的需要;重產(chǎn)量輕掘進(jìn),抽采巷道、鉆孔工程量少,不能滿足抽采需要,進(jìn)而導(dǎo)致抽、掘、采失調(diào)。

    (二)對(duì)策

    對(duì)于低透氣性煤層,必須采取強(qiáng)化抽采措施才能收到好的抽采效果,這些措施主要有:密集鉆孔抽采、水力壓裂、開采保護(hù)層、水力割縫、松動(dòng)爆破等。

    1.密集鉆孔抽采

    密集鉆孔抽采方法是指通過縮小鉆孔間距,提高抽采率的抽采方法。該技術(shù)一般通過加大鉆孔直徑、縮小鉆孔間距、提高抽采負(fù)壓,以提高抽采效果。根據(jù)周世寧院士的滲流理論,鉆孔的總瓦斯流量為

 

式中Q-總瓦斯流量;

    m-煤層厚度,m;

    p-煤層瓦斯壓力,MPa;

    λ-煤層透氣性系數(shù);

    γ-鉆孔半徑,m;

    α-層瓦斯含量系數(shù);

    t-煤層瓦斯抽采時(shí)間,min。

    從式(6 -31)可看出,在抽采時(shí)間較長(zhǎng),瓦斯進(jìn)入穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)時(shí),鉆孔總瓦斯流量Q與煤層厚度m成正比,與煤層瓦斯壓力p的1. 85次方及煤層透氣性系數(shù)A的0.9次方成正比,而鉆孔半徑r對(duì)總瓦斯流量影響不大,決定鉆孔瓦斯流量的關(guān)鍵參數(shù)是瓦斯壓力和透氣性系數(shù)。

    采用鉆孔抽采時(shí),加大鉆孔直徑在短時(shí)間內(nèi)能呈現(xiàn)一些效果,但鉆孔總瓦斯流量?jī)H與鉆孔半徑的0.2次方成正比,時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),效果不大。孔徑間距與鉆孔的有效抽采半徑有關(guān),實(shí)踐證明:鉆孔的有效抽采半徑隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大,當(dāng)時(shí)間達(dá)到某一臨界值時(shí),達(dá)到極限半徑。若兩個(gè)鉆孔間距超過極限半徑的2倍,無論怎樣延長(zhǎng)抽采時(shí)間,鉆孔之間煤體中的瓦斯總有一部分抽不出來。而鉆孔過于密集時(shí),又會(huì)增加鉆孔工程量。所以合理的鉆孔間距應(yīng)在允許的抽采時(shí)間內(nèi)根據(jù)鉆孔有效抽采半徑確定。為此,抽采瓦斯的礦井應(yīng)當(dāng)經(jīng)常開展瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定,測(cè)定出不同開采煤層、不同抽采塊段、不同抽采時(shí)間內(nèi)的鉆孔有效抽采半徑,為合理確定鉆孔間距和抽采期提供依據(jù),做到科學(xué)布孔。

    對(duì)于低透氣性煤層,提高鉆孔抽采負(fù)壓對(duì)抽采效果影響不大,因?yàn)樘岣叱椴韶?fù)壓,對(duì)煤層中瓦斯壓力差的增大是有限的(極限值只能達(dá)到0.1 MPa),要增大瓦斯流量,必須增大煤層中的裂縫,提高透氣性。

    2.水力壓裂

    水力壓裂可以在一定程度上提高煤層透氣性,其方法是在地面上用泵產(chǎn)生高壓水流,通過鉆孔將大量含有石英砂或其他支撐劑的高壓液體壓人煤層,把煤層中原有的裂隙撐開,繼續(xù)壓入水流,使煤層中被撐開的裂隙繼續(xù)向煤層內(nèi)部擴(kuò)張,與此同時(shí),在水中加入篩過的沙子,將其作為支撐劑,送進(jìn)煤層中被撐開的裂縫里,當(dāng)壓裂結(jié)束,壓裂用水返回后,沙子仍然留在煤層中支撐開的裂縫中。水力壓裂造成瓦斯流動(dòng)的通道從鉆孔底部向四周延伸,使煤層的鉆孔與其排放范圍擴(kuò)大,因而瓦斯涌出量也增加。

  水力壓裂適用于裂隙發(fā)育、有一定硬度的脆性煤層,對(duì)于強(qiáng)度低的軟煤層水力壓裂時(shí),支撐劑會(huì)鑲?cè)朊簩觾?nèi),起不到支撐作用,壓裂效果不明顯。

    3.合理安排采掘比例,在抽采達(dá)標(biāo)的條件下采掘

    礦井每月都要對(duì)抽、掘、采進(jìn)行排隊(duì)。首先是抽采工程排隊(duì),按采掘工程需要反推抽采工程量。如果抽采工程不能滿足采掘需要,則要增加鉆孔和抽采工程隊(duì)伍,并采用先進(jìn)的鉆進(jìn)設(shè)備、先進(jìn)的抽采工藝,以適應(yīng)抽采需要。

    巖石巷道的掘進(jìn)是開展瓦斯區(qū)域治理的前提,沒有預(yù)先掘出的巖石巷道,瓦斯治理就沒有空間。對(duì)于巖石巷道掘進(jìn),必須在裝備、人員,提升、運(yùn)輸系統(tǒng)上優(yōu)化組合,采用機(jī)械化作業(yè),提高作業(yè)人員整體素質(zhì),簡(jiǎn)化運(yùn)輸系統(tǒng),提高單進(jìn)水平。運(yùn)輸系統(tǒng)盡可能連續(xù)化,減少中間轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié),提高效率。在高瓦斯、突出礦井中進(jìn)行煤層巷道掘進(jìn)時(shí),要一個(gè)施工隊(duì)多個(gè)掘進(jìn)面,實(shí)現(xiàn)瓦斯治理和掘進(jìn)分開。永貴能源公司2008年托管貴州省安順煤礦之初,第一任務(wù)是打鉆孔,不管是什么工種,一律安排施工鉆孔,經(jīng)過近兩個(gè)月的打鉆、抽采會(huì)戰(zhàn)后,再安排采掘工作面維護(hù)性推進(jìn)。杜絕了過去頻發(fā)的瓦斯事故,實(shí)現(xiàn)了礦井歷史上沒有過的煤炭產(chǎn)量,2009年的煤炭產(chǎn)量超過過去10多年產(chǎn)量總和,這說明,只有加大瓦斯治理的投入才會(huì)有產(chǎn)出,才會(huì)有安全。

    集團(tuán)公司層面上要加大對(duì)萬噸煤巷道掘進(jìn)量的考核,巷道掘進(jìn)完不成任務(wù),即使煤炭超產(chǎn)也不算完成任務(wù),并且對(duì)沒有完成巷道掘進(jìn)量的資金投入要從礦井當(dāng)年利潤(rùn)中核減,以此促進(jìn)采掘比例協(xié)調(diào)。

    施工大量鉆孔是防治煤與瓦斯突出、防止瓦斯超限的前提,煤層巷道單進(jìn)低的主要原因是鉆孔數(shù)量少,抽采時(shí)間短,沒有把煤層瓦斯抽采到防突、防超所要求含量以下,導(dǎo)致掘進(jìn)過程中突出指標(biāo)超限,爆破后瓦斯?jié)舛瘸蓿虼耍仨殞?duì)鉆孔工程量進(jìn)行嚴(yán)格考核,鉆機(jī)隊(duì)以鉆孔數(shù)量提取工資。