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高瓦斯矿井瓦斯抽采抽放的重要性及技术

时间:2023-07-22 来源:煤视界 分享:

瓦斯抽放是指为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁,利用机械设备和专用管道造成的负压,将煤层中存在或释放出来的瓦斯抽出来,输送到地面或其他安全地点的方法。抽放瓦斯的意义在于保障煤矿安全生产、开发与煤共生的资源、减少甲烷对大气的危害。

在我国煤矿瓦斯抽采发展的历史长河里。煤炭工业的不断发展,近几年来,被发现的矿井越来越多,煤炭的产量就相应地增多了,矿井在不断挖掘的过程中。由低瓦斯矿井变化成高瓦斯和突出的矿井、所以要挖掘矿井。抽采的瓦斯与日俱增、从而中国煤矿瓦斯抽采技术随之迅猛发展起来。

科技在不断发展,一些先进的技术应运而生。如仰角钻孔瓦斯抽放技术在高突煤矿得到了广泛的应用。我国的高瓦斯矿井很多,于是对于开采深度和强度就增加了。矿井也出现了高瓦斯区域。早期依靠增大风量来冲淡瓦斯、后来逐步采用少量的、单一的抽放瓦斯方式、配合稀释、通风来解决瓦斯超限问题。工作面进行回采时,经常会引起工作面上回风巷及隅角瓦斯超限。迫使停产而影响产量。

矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体, 无色、无味、无臭,难溶于水,不助燃也不能维持呼吸,达到一定浓度时,能使人缺氧而窒息,并能发生燃烧或爆炸。瓦斯是由于生化作用造气时期生成的气体, 大部分通过渗透扩散到大气中,但也有很少部分留存在煤层中。

随着矿井开采深度与开采强度的增加,矿井瓦斯涌出量将日益增大,仅用增大风量的方法稀释瓦斯,有时不仅在经济上不合算,在技术上也不合理。抽放瓦斯可以降低采区瓦斯涌出量,有效地解决瓦斯浓度超限,降低了通风费用,还可以防止煤和瓦斯突出。

"十五"以来,针对我国煤矿瓦斯治理的现状、国家组织完成了"煤矿瓦斯治理技术筛选综合集成和示范"项目研究、在低透气性煤层增透抽采瓦斯、长钻孔定向钻进技术及装备、抽采钻孔封孔技术、松软突出煤层成孔工艺及装备、抽采参数监测监控和采煤采气一体化技术等方面。取得了重要突破。在15个示范矿井得到应用。瓦斯开采的技术指的是开采的顺序、回采的方法及生产工艺的过程等。在开采煤层群时、开采的煤层瓦斯涌出的量大时、先要开采出瓦斯含量少的煤层、对均衡矿井瓦斯涌出量和排放邻近层的瓦斯起到作用。另外、采空区的煤丢的多。回采率低的回采方法、采煤区的瓦斯涌出量大。

“瓦斯抽采”与“煤层气地面开发”两类采气方法的根本区别是:

瓦斯抽采——在煤矿已开拓的地区,从煤矿井下,也可以从地面抽采已受过采掘影响的煤层中的瓦斯;其首要任务是保障煤矿生产安全,同时利用被抽采出来的瓦斯。抽采规模取决于采煤的需要。抽采瓦斯的成本主要或全部被计入采煤成本。

煤层气地面开发——在未建煤矿或煤矿未开拓的地区,引用开采常规天然气的技术从地面开采尚处于自然状态下的煤层气;其任务是煤层气资源开发利用,当然也将有利于将来在该地区安全采煤。煤层气地面开发必须达到商业性开发的规模。

这两种方法开采与利用甲烷都将减少向大气排放甲烷,具有重要的环境意义。

一、典型瓦斯抽采技术

1.顺层钻孔抽采本层瓦斯

顺层钻孔用于区域性抽采,适用于煤层透气性入≥m2/MPa2? d 、煤层瓦斯含量≥8m3或开采突出煤层。可抽采工作面前方煤体的卸压瓦斯、提高钻孔的抽采半径,抽采效果提高倍。顺层钻孔应尽量在上、上巷内施工、若条件不具备时可施工钻场,在钻场内施工扇形钻孔。钻场间距应根据打钻能力来确定,一般间隔不宜超过40m。钻场规格根据钻孔布置、打钻需要确定、钻孔应跟随掘进工作面施工、距工作面的距离不得大于50m。保证工作面有足够的预测时间。无实测的钻孔抽取半径时,可实际操作。采取煤层增透措施的钻孔孔低间距可适当增大、但不得大于4m。

2.网格式穿层钻孔抽采本层瓦斯

对于松软低透气性突出煤层的瓦斯抽采、采用的方法是网格式穿层钻孔、它能解决在突出煤层打顺层孔时塌孔和喷孔的问题。

目前。我国单一煤层防突的主要方法是网格式穿层钻孔,已在突出严重的北票、白沙、中梁山等矿区应用。

3.顶板走向长钻孔抽采邻近层瓦斯

该技术适用于煤层群开采条件下、邻近层和采空区瓦斯涌出量较大的工作面。与顶板穿层短钻孔抽采法和顶板岩巷抽采法相比、这种抽采技术有着明显的优越性、而且在经济上也可以突出。

4.综合抽采瓦斯技术

工作面、煤层有突出性,工作面同时采用顶板走向长钻孔、工作面顺层水平长钻孔、上隅角插管抽采、深孔控制预裂爆破强化抽采。目前瓦斯综合抽采已普遍应用到了全国内。

二、近年来瓦斯抽采的新技术

1.水力冲割煤层卸压强排强抽瓦斯技术

该技术利用高压形成高速射流。冲割煤体制裂缝和造空穴、增大卸压范围,增大煤层瓦斯的流动性、提高煤层瓦斯抽采效果。

2.深孔定向聚能水封爆破技术

利用炸药爆破产生的高压冲击波瞬间撞击聚能药包与钻孔之间的水。形成高压水射面。使煤体产生新的裂隙。同时高压水楔入原生裂隙中使裂隙延伸。而控制孔起到裂隙导向和空间补偿作用。从而提高瓦斯抽采效果。适用于低透气性煤层强化抽采瓦斯、煤层消除突出危险和释放地层应力。

瓦斯抽采存在的主要问题

1,煤层透气性低。我国煤层渗透率。据资料表明平均在37%之间、小于占35%、大于占8%、而大于10mD较少。高瓦斯突出煤层的渗透率非常低。所以抽采起来是非常困难的。

,2,资料统计多数矿井瓦斯抽采率低、抽采浓度不高。煤矿瓦斯抽采技术受煤层地质条件控制、其复制性不高、工艺性强。因此。创新技术是尤其重要的、根据本矿生产、适应地质条件,进行抽采。在瓦斯抽采的过程中,如果瓦斯抽采的、抽采参数、管理与监测监控的选择不恰当、也会影响抽采。

3、代替高抽巷成本有效的措施是定向水平千米钻孔抽采瓦斯,不过目前随钻测斜装置与千米钻机等还不是很完善。松软突出煤层内的施工与瓦斯的含量高的矿井,进行抽采钻孔是不易的。通常打的钻孔只有10多米,瓦斯的抽采和防突困难重重,随之危险就增加。煤层施工的遥控钻机有待于改进和完善。

4瓦斯抽采技术的发展方向

煤炭开采强度的增长、使瓦斯抽采装备加强。抽采瓦斯的规模随之扩大。完善了科技发展水平。由原先单一型号的和非专用的,逐步发展形成系列的、专用的以及瓦斯装备拥有现代化科技水平的抽采。目前生产抽采泵和抽采钻机已有几十家专业的厂家。让中小型煤矿使方便用、另外、系列的井下移动式瓦斯抽采泵被开发出来。

经过半个世纪。中国煤矿瓦斯抽采在技术上有很了大发展。不过因为我国煤开采的量大、瓦斯在煤层中含量十分丰富,抽采瓦斯研究试验与普及工作差距还很大,其技术需得到更进一步的发展。

1,更好的利用工作扶持和加大抽采瓦斯的力度是主要目的,鼓舞企业多抽采瓦斯,努力减少瓦斯的排放量。依靠市场引导、政策的驱动与自主创新。减少生态环境的污染。加强煤矿瓦斯的抽采,使其得到充分的利用。促进煤炭工业可持续发展。保障煤矿安全生产。对瓦斯抽采技术适用性的研究以及筛选,对各项瓦斯抽采技术的技术特点进行总结、适用的条件、范围和应用的情况。为全国各矿区的瓦斯抽采进行指导、开展适用性的研究。

2,抽采新技术的研究工作和开展瓦斯抽采先进适用技术的推广。提供煤矿高效抽采瓦斯,在技术上得到支撑。继续进行瓦斯试验在地面钻孔的抽采、完善水力的采动和压裂、影响煤层瓦斯抽采的工艺技术、从根本上达到先抽后采的意义。继续研习低透气性煤层强化抽采技术和试验单。使开采层预抽的抽采率得到提高,煤层的瓦斯涌出量尽量减少、降低或者甚至消除煤层的突出危险性。

3。在瓦斯抽采新技术的基础上。再继续试验单一低透气性煤层强化抽采技术及装备的研究。研制长距离水平钻孔的新型钻机、可施工处大直径与配套的设备、钻孔工艺新技术,解决成孔技术与松软煤层的钻进。长钻孔的施工与定向技术,对定向长钻孔的监控装置进行开发。确保钻孔的各项参数可达到设计的要求,研制高效率和大流量的抽采瓦斯泵,抽采瓦斯泵的单机效率要提高。更深一步研究对面钻孔抽采瓦斯的试验开发、从实际上做到了先抽后采。

瓦斯是一种清洁能源、用途广泛,是温室气体。根据节能减排要求、多抽少排,降低对环境的影响。对煤矿安全、瓦斯及煤层气抽取利用、矿上矿下预警测报系统等要做到系统得研究、高瓦斯、突出矿井"先抽后采"、"抽采达标"。随着采深、开采范围和产量的增加,这类影响更加显著。因此、煤矿工程技术人员必须掌握必要的有关瓦斯的知识。以便让瓦斯这种清洁能源能够造福人类。

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