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煤礦瓦斯治理“先抽后采”的應(yīng)用實踐

發(fā)表時間：2021-06-09 15:21

隨著我國煤礦開采深度的增加，煤層瓦斯含量和地應(yīng)力增大，突出危險程度更為嚴(yán)重;采掘新技術(shù)新裝備的大量采用，煤礦的生產(chǎn)強度大幅度提高，生產(chǎn)技術(shù)也發(fā)生了極大變化，煤礦發(fā)生瓦斯突出事故的頻率越來越高。因此，煤礦在生產(chǎn)過程中要對瓦斯事故引起高度重視，采取有效的措施，防治瓦斯事故的發(fā)生，這不僅提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠提高企業(yè)社會效益，同時對于瓦斯的開采，還能創(chuàng)造更多的價值。
　　1 煤礦瓦斯“先抽后采”的意義和目的
　　1.1意義
　　近幾年國家對瓦斯治理和監(jiān)管力度不斷提高，瓦斯爆炸事故明顯下降;相對而言，煤與瓦斯突出事故逐漸成為影響煤礦安全形勢持續(xù)好轉(zhuǎn)的主要災(zāi)害事故。目前，我國煤礦大多是瓦斯礦井煤層群開采，現(xiàn)有的瓦斯礦井特點，主要是開采深度增大、瓦斯壓力大、瓦斯含量高，具有低透氣性、可壓密性和易流變性特征，其煤層瓦斯不易在開采前抽采，但在采掘過程中煤層瓦斯的放散量大、放散速度快，在一定條件下易發(fā)生煤與瓦斯突出，瓦斯涌出或煤與瓦斯突出控制不當(dāng)將導(dǎo)致瓦斯爆炸事故的發(fā)生，從而造成更大的災(zāi)難。
　　1.2目的
　　隨著對開采保護(hù)層配套技術(shù)、各種抽采瓦斯鉆孔施工技術(shù)等取得顯著進(jìn)展，為突出礦井區(qū)域防突措施的推廣應(yīng)用，實現(xiàn)煤與瓦斯共采提供了很好的技術(shù)條件。但實施開采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯等措施所花的時間長和投入費用大，所以絕大部分突出礦井沒有采取區(qū)域防突措施而直接實施局部防突措施，仍依靠“拚刺刀”的方式防治突出，以至近年來突出事故沒有得到有效遏制。因此，堅持源頭治理、標(biāo)本兼治的原則，主要依靠開采保護(hù)層、大面積預(yù)抽煤層瓦斯等區(qū)域防突措施，大幅度降低煤層的瓦斯含量和地應(yīng)力，從根本上達(dá)到防治煤與瓦斯突出的目的。同時瓦斯屬于優(yōu)質(zhì)的清潔能源，在煤炭開采過程中把瓦斯抽采利用，這樣不僅能夠提高施工的安全風(fēng)險，還能夠獲得優(yōu)質(zhì)能源。
　　2 “先抽后采”的瓦斯治理的效果
　　例如：某煤與瓦斯突出生產(chǎn)礦井，在進(jìn)行煤與瓦斯突出鑒定巷掘進(jìn)過程中，未嚴(yán)格按照“四位一體”的防突措施開展防突工作，在突出預(yù)測預(yù)報超限、未采取有效的局部防突措施消除工作面前方煤體的突出危險性情況下，進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，放炮誘發(fā)煤與瓦斯突出事故，造成16人死亡、19人受傷。某煤與瓦斯突出生產(chǎn)礦井，在區(qū)域和局部防突措施效果檢驗無效、未繼續(xù)進(jìn)行或補充實施區(qū)域或局部防突措施的情況下，組織綜采工作面回采，采煤機割煤誘發(fā)煤瓦斯突出，導(dǎo)致事故發(fā)生，造成1人死亡、7人受傷。某具有煤與瓦斯突出的生產(chǎn)礦井，煤巷掘進(jìn)工作面在區(qū)域防突措施無效、局部防突措施不到位、超出允掘距離施工時，扒渣機作業(yè)誘發(fā)煤與瓦斯突出事故，造成6人死亡、2人受傷。以上三起煤與瓦斯突出事故均為未嚴(yán)格執(zhí)行“四位一體”的綜合防突措施，未執(zhí)行“先抽后采、抽采達(dá)標(biāo)”的瓦斯治理的原則而造成的。
　　2.1提高煤礦的生產(chǎn)效率
　　隨著煤炭產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，煤礦機械化程度不斷提高，礦井開采深度不斷增加，煤層瓦斯含量和地應(yīng)力逐漸增大，煤礦突出危險性也愈來愈嚴(yán)重，這就要求政府相關(guān)部門、煤礦企業(yè)堅持依法治突的原則，立足于嚴(yán)格管理，建立嚴(yán)格的監(jiān)督管理制度，才能避免出現(xiàn)煤與瓦斯突出的發(fā)生。目前，只有加大瓦斯抽采力度，采取“先抽后采、預(yù)抽達(dá)標(biāo)”的方式才是避免煤與瓦斯突出事故發(fā)生的唯一的途徑，只有這樣才能實現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)，才能大幅度提高煤炭產(chǎn)量，才能不斷提高煤礦的生產(chǎn)效率。
　　2.2有效實現(xiàn)節(jié)能減排的效果
　　煤礦瓦斯是煤層本身自生的非常規(guī)氣體，是一種潔凈、方便、廉價的能源。我國煤礦瓦斯地質(zhì)條件復(fù)雜，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井居多，每年瓦斯事故死亡人數(shù)占煤礦死亡總?cè)藬?shù)的比例較大，瓦斯事故仍然是煤礦的第一殺手，特別重大事故絕大部分是瓦斯事故，而抽放瓦斯是減少瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出事故的根本性措施。目前在煤礦開采過程中煤礦瓦斯直接向大氣中排放，這既是能源的極大浪費，又對環(huán)境造成嚴(yán)重污染和破壞。為此采用技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的方法，將煤層中的瓦斯抽采出來加以利用，這既能減少對環(huán)境的污染，又能降低煤層中的瓦斯含量，從根本上消除礦井瓦斯的災(zāi)害和隱患，同時又能獲得廉價的能源供應(yīng)。因此開發(fā)利用煤礦瓦斯能將防治礦井瓦斯、保護(hù)環(huán)境、優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)三方面有機地結(jié)合起來，達(dá)到有效實現(xiàn)節(jié)能減排效果。
　　3煤礦瓦斯的抽取方法
　　目前，煤礦井下瓦斯抽采方法，一是本煤層瓦斯抽采方法。現(xiàn)有煤礦多采用穿層預(yù)抽煤層瓦斯的布置方式抽采本煤層瓦斯，只有在巷道進(jìn)入煤層和采煤工作面中才采用順層鉆孔的布置方式抽采本煤層瓦斯，另外為了解決開采煤層采掘過程中瓦斯涌出問題，則采用邊采（掘）邊抽本煤層瓦斯的布置方式。二是鄰近層卸壓瓦斯抽采方法。鄰近層瓦斯抽采大體可分為地面鉆孔抽采法、井下鉆孔抽采法和頂板巷道結(jié)合鉆孔抽采法，但現(xiàn)階段主要采用井下鉆孔抽采法抽采鄰近層煤層瓦斯。三是采空區(qū)卸壓瓦斯抽采方法。采空區(qū)瓦斯抽采主要有密閉抽采法、回采采空區(qū)插（埋）管抽采法、向冒落拱上方打鉆抽采法、直接向采空區(qū)打鉆抽采法等。四是特殊條件卸壓瓦斯抽采方法。對埋藏淺、瓦斯含量高的厚煤層或煤層群，若透氣性較好的可采用地面鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯;對瓦斯涌出來源多、分布范圍廣，煤層賦存條件復(fù)雜的礦井，則應(yīng)采用多種抽采方法相結(jié)合的綜合抽采方法。五是煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯抽采方法。首先在掘進(jìn)巷道兩幫每隔一定距離錯口開掘一個鉆場，平行于巷道掘進(jìn)方向預(yù)打一組抽采鉆孔，同時在巷道掘進(jìn)迎頭預(yù)打一組抽采鉆孔抽采迎頭前方的卸壓瓦斯，減少掘進(jìn)工作面迎頭的瓦斯涌出量。其次在掘進(jìn)工作面頂（底）板巷道每隔一定距離布置鉆場，鉆場內(nèi)布置一組穿鉆孔（鉆孔應(yīng)穿透煤層）進(jìn)行抽采。　　4煤礦瓦斯治理“先抽后采”的應(yīng)用實踐
　　4.1保護(hù)層開采期間的煤礦瓦斯抽采
　　保護(hù)層工作面開采期間的瓦斯主要來于本煤層、采空區(qū)、鄰近層的卸壓瓦斯，其瓦斯抽采方法主要有環(huán)行裂隙圈內(nèi)頂板走向穿層鉆孔法、頂板走向順層長鉆孔、頂板走向高抽巷、采空區(qū)埋管、采空區(qū)尾抽等。開采保護(hù)層時，應(yīng)當(dāng)同時抽采被保護(hù)層和鄰近層的煤層瓦斯。
　　4.2區(qū)域突出危險性預(yù)測
　　突出礦井在開采過程中，必須對所有突出煤層進(jìn)行區(qū)域突出危險性預(yù)測。這是因為突出煤層各個區(qū)域的突出危險程度是有一定差別的，存在著有突出危險區(qū)和無突出危險區(qū)兩種情況，這樣就為煤礦安全管理人員提供更科學(xué)地對突出煤層進(jìn)行差別化管理;在無突出危險區(qū)域可以節(jié)省區(qū)域防突措施的人力、物力、財力，并有利于緩解煤礦采掘接替緊張局面。另外，在進(jìn)行區(qū)域危險性預(yù)測時，應(yīng)優(yōu)先選擇瓦斯壓力，只有在沒有或者缺少瓦斯壓力資料時才采用瓦斯含量指標(biāo)，其瓦斯壓力、瓦斯含量指標(biāo)的臨界值應(yīng)該經(jīng)過實際考察確定（或采用井下實測值）。
　　4.3工作面防突措施的效果檢驗
　　突出煤層采掘工作面預(yù)測后劃分為突出危險工作面和無突出危險工作面（未進(jìn)行突出危險預(yù)測的采掘工作面視為突出危險工作面），當(dāng)預(yù)測為突出危險工作面時，必須實施工作面局部防突措施和工作面防突措施效果檢驗，只有經(jīng)過效果檢驗有效后，方可進(jìn)行采掘作業(yè)，否則必須重新執(zhí)行區(qū)域或者局部綜合防突措施，并再次執(zhí)行措施的效果檢驗，直至措施有效。無突出危險工作面必須在采取安全防護(hù)措施，并保留足夠的預(yù)測超前區(qū)域或防突措施超前距的條件下進(jìn)行采掘作業(yè)。任何防突措施都是建立在卸壓、排放瓦斯和提高煤體強度等基礎(chǔ)上的，因此檢驗防突措施效果，首先應(yīng)檢驗工作面前方煤體的應(yīng)力狀態(tài)和瓦斯?fàn)顟B(tài)的改變情況，以判斷是否己消除了突出危險性，就是說防突措施效果檢驗是在所運用的防突措施影響范圍內(nèi)進(jìn)行的預(yù)測。
　　目前，工作面防突措施效果檢驗均采用鉆孔法（檢驗孔）進(jìn)行效果檢驗。分布在工作面各部位的檢驗鉆孔應(yīng)當(dāng)布置于所在部位防突措施鉆孔密度相對較小、孔間距相對較大的位置，并遠(yuǎn)離周圍的各防突措施鉆孔或盡可能與周圍各防突措施鉆孔保持等距離，在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地帶應(yīng)根據(jù)情況適當(dāng)增加檢驗鉆孔。實踐證明，任何一種防突措施只在一定條件下有效，當(dāng)條件發(fā)生變化時，就可能失效，所以這就決定必須對所運用的防突措施在實際條件下的防突效果進(jìn)行檢驗。防突措施效果檢驗是減少突出事故，保證煤礦生產(chǎn)必不可少的重要環(huán)節(jié)。其防治煤與瓦斯突出的基本流程，見圖1。
　　5 煤礦瓦斯治理工作的幾點看法
　　我國煤礦瓦斯災(zāi)害十分嚴(yán)重，瓦斯事故己成為制約煤炭產(chǎn)業(yè)健康安全發(fā)展、影響煤礦安全生產(chǎn)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)的突出問題。因此，煤礦瓦斯治理技術(shù)的發(fā)展已到了迫在眉睫、刻不容緩的地步了。首先，煤礦瓦斯治理工作必須是地質(zhì)工作先行。瓦斯地質(zhì)工作是瓦斯治理的基礎(chǔ)。其次，落實區(qū)域防突措施，加大瓦斯抽采力度。牢固樹立“先抽后采（掘）、抽采達(dá)標(biāo)”的思想，強化“可保必保、應(yīng)抽盡抽”的理念，堅持開展“抽采效果評價”的工作，積極推廣“以抽保用、以用促抽”的經(jīng)驗。再次，保障煤礦瓦斯治理資金、技術(shù)、裝備的投入。要積極應(yīng)用井下千米鉆機、大功率履帶鉆機、大直徑鉆頭等新裝備，積極推廣地面鉆孔、井下巷道穿層鉆孔抽采、采空區(qū)抽采等新工藝，堅持保護(hù)層開采、區(qū)域預(yù)抽、卸壓預(yù)抽等新技術(shù)，提高抽采鉆孔“二堵一注”帶壓封孔的施工水平。最后，強化從業(yè)人員瓦斯治理技能培訓(xùn)，加強現(xiàn)場管理。煤礦企業(yè)必須建立靈活的人才管理機制和激勵機制，穩(wěn)定專業(yè)人員隊伍，防止人才流失，要從煤礦瓦斯治理和管理實際出發(fā)，因地制宜地引進(jìn)一批高素質(zhì)的管理人才;煤礦企業(yè)要以增強瓦斯治理安全意識、掌握現(xiàn)場實際操作技能為重點，開展多種形式的培訓(xùn)教育方式，提高煤礦從業(yè)人員安全意識;煤礦企業(yè)要嚴(yán)格落實瓦斯治理和《防治煤與瓦斯突出規(guī)定>的各項規(guī)定，牢固樹立紅線意識、底線思維、“零死亡”理念，嚴(yán)格落實安全生產(chǎn)責(zé)任制，確保煤礦安全生產(chǎn)。
　　總而言之，把“先抽后采”的瓦斯治理措施具體應(yīng)用到煤與瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井的瓦斯治理的過程中，需要結(jié)合各煤礦煤層瓦斯的實際情況。煤礦瓦斯治理“先抽后采”的應(yīng)用，保護(hù)層煤礦瓦斯的抽采、井下煤層瓦斯的抽采、地面鉆井前煤層瓦斯的抽采、煤礦瓦斯的抽采綜合利用等應(yīng)用。這樣不僅能夠保證煤礦企業(yè)健康安全的發(fā)展，同時也能保證社會的穩(wěn)定，維護(hù)社會和諧。此外，作為煤礦從業(yè)人員也需要進(jìn)行煤礦瓦斯治理抽采技術(shù)的教育培訓(xùn)學(xué)習(xí)，從而不斷提升煤礦瓦斯抽采技術(shù)，為煤礦安全生產(chǎn)工作的開展創(chuàng)造一個安全的環(huán)境。

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