和利隆煤礦瓦斯抽采存在的問題及對策

  （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）對策

    對于低透氣性煤層，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-煤層瓦斯抽采時間，min。

    從式(6 -31)可看出，在抽采時間較長，瓦斯進(jìn)入穩(wěn)定流動狀態(tài)時，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，加大鉆孔直徑在短時間內(nèi)能呈現(xiàn)一些效果，但鉆孔總瓦斯流量僅與鉆孔半徑的0.2次方成正比，時間較長時，效果不大。孔徑間距與鉆孔的有效抽采半徑有關(guān)，實踐證明：鉆孔的有效抽采半徑隨時間的延長而逐漸增大，當(dāng)時間達(dá)到某一臨界值時，達(dá)到極限半徑。若兩個鉆孔間距超過極限半徑的2倍，無論怎樣延長抽采時間，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，又會增加鉆孔工程量。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)測定，測定出不同開采煤層、不同抽采塊段、不同抽采時間內(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。

    對于低透氣性煤層，提高鉆孔抽采負(fù)壓對抽采效果影響不大，因為提高抽采負(fù)壓，對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，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，對于強(qiáng)度低的軟煤層水力壓裂時，支撐劑會鑲?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

    礦井每月都要對抽、掘、采進(jìn)行排隊。首先是抽采工程排隊，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，要一個施工隊多個掘進(jìn)面，實現(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)過近兩個月的打鉆、抽采會戰(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有產(chǎn)出，才會有安全。

    集團(tuán)公司層面上要加大對萬噸煤巷道掘進(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)，并且對沒有完成巷道掘進(jìn)量的資金投入要從礦井當(dāng)年利潤中核減，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︺@孔工程量進(jìn)行嚴(yán)格考核，鉆機(jī)隊以鉆孔數(shù)量提取工資。