低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用研究

　在當(dāng)前的礦區(qū)當(dāng)中，煤層缺乏較高的透氣性將會(huì)大大增加抽采煤層瓦斯的難度，不僅直接影響礦區(qū)煤層開(kāi)采工作的順利進(jìn)行，同時(shí)還會(huì)大大增加礦井生產(chǎn)的危險(xiǎn)性。因此有必要通過(guò)對(duì)低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行靈活運(yùn)用，從而有效保障礦區(qū)內(nèi)礦井生產(chǎn)的安全性和高效性。本研究將為相關(guān)研究人員提供必要參考理論的同時(shí)，也為實(shí)際抽采低透氣性突出煤層瓦斯給予相應(yīng)指導(dǎo)幫助。
　　1 礦區(qū)煤層概況
　　本文在研究低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)的過(guò)程中，以某礦區(qū)煤層開(kāi)采工程為例。該礦區(qū)總面積超過(guò)2000km2，礦區(qū)內(nèi)擁有眾多豐富的煤炭資源。根據(jù)相關(guān)資料可知，整個(gè)礦區(qū)共有6個(gè)典型煤層，其瓦斯總儲(chǔ)量近2000mm3，但由于礦區(qū)煤層層數(shù)眾多，煤層厚度相對(duì)較小，加之地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜性較大，因此使得煤層缺乏較高的透氣性。雖然礦區(qū)內(nèi)瓦斯總儲(chǔ)量較大，但其中可抽瓦斯量不足800mm3，為有效增大煤層透氣性，使得瓦斯抽采量與抽采效率均可以得到有效提升，需要將低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)靈活運(yùn)用其中。
　　2 低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
　　2.1 井下抽采技術(shù)
　　2.1.1 卸壓瓦斯抽采
　　在低透氣性煤層井下瓦斯抽采中，通過(guò)利用卸壓瓦斯抽采技術(shù)，在完成開(kāi)采與預(yù)抽采目標(biāo)煤層相領(lǐng)近的煤層之后，預(yù)抽采目標(biāo)煤層將會(huì)在采動(dòng)影響下產(chǎn)生卸壓作用，此時(shí)工作人員即可直接抽采目標(biāo)煤層瓦斯。例如在該礦區(qū)中的某煤層當(dāng)中，煤層與上部煤層之間的距離在25m左右，當(dāng)上部煤層開(kāi)采時(shí)，其回采工作面切眼會(huì)在本煤層投影位置前后不超過(guò)25m的范圍內(nèi)的煤層，出現(xiàn)大范圍卸壓的情況，此時(shí)本煤層當(dāng)中將會(huì)產(chǎn)生大量預(yù)抽鉆孔的抽采瓦斯純量[1]。這也意味著上部煤層的開(kāi)采使得本煤層透氣性得到一定增強(qiáng)，有利于抽采目標(biāo)煤層的瓦斯。
　　2.1.2 密集鉆孔抽采
　　在實(shí)際進(jìn)行低透氣性突出煤層井下瓦斯抽采的過(guò)程中，密集鉆孔抽采技術(shù)也是其常用瓦斯抽采技術(shù)之一。例如在該礦區(qū)中，由于許多煤層的厚度均超過(guò)2m，因此通過(guò)使用密集鉆孔抽采技術(shù)，盡可能將鉆孔間距縮小，可使得瓦斯抽采率得到相應(yīng)增加。工作人員在結(jié)合煤層實(shí)際情況，并嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行規(guī)范操作下，將鉆孔直徑進(jìn)行適當(dāng)加大，同時(shí)相應(yīng)縮小鉆孔間距，即可有效降低抽采負(fù)壓，達(dá)到優(yōu)化瓦斯抽采成效的目的。隨著抽放時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，當(dāng)瓦斯流動(dòng)狀態(tài)已經(jīng)基本穩(wěn)定時(shí)，煤層厚度越大，鉆孔總瓦斯流量也會(huì)隨之不斷增加。此時(shí)伴隨著煤層瓦斯壓力的持續(xù)加大，煤層透氣性同樣會(huì)得到明顯增強(qiáng)。
　　2.2 地面抽采技術(shù)
　　2.2.1 地面壓裂井抽采
　　由于近些年該礦區(qū)煤層開(kāi)采深度持續(xù)增加，并且在大量運(yùn)用各種機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)中，使得礦區(qū)內(nèi)礦井瓦斯涌出量越來(lái)越大，以往使用的抽采瓦斯技術(shù)與現(xiàn)階段礦區(qū)治理礦井瓦斯的實(shí)際需要已明顯不符。因此在地面鉆井階段，該礦區(qū)嘗試選用低透氣性突出煤層地面瓦斯抽采技術(shù)。首先需要進(jìn)行地面壓裂鉆井抽采，預(yù)抽原始煤層使得煤層瓦斯含量可以得到相應(yīng)降低。在該礦區(qū)中，選擇在尚未進(jìn)行采動(dòng)的煤層中運(yùn)用地面壓裂井抽采技術(shù)，即借助包括在礦區(qū)內(nèi)規(guī)范設(shè)置壓裂井等方式適當(dāng)增加煤層透氣性，隨后提前預(yù)抽原始煤層。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在使用該項(xiàng)抽采技術(shù)后，該礦區(qū)平均每天可抽采大約1000m3的瓦斯，在地面壓裂井抽采技術(shù)的作用下，使得煤層瓦斯得以提前釋放，并且使得煤層的透氣性得到明顯增加。
　　2.2.2 地面采動(dòng)區(qū)鉆井抽采
　　而在完成地面壓裂鉆井抽采工作后，需要進(jìn)行礦區(qū)地面采動(dòng)區(qū)抽采，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)即通過(guò)對(duì)礦區(qū)內(nèi)底部具有較高透氣性的煤層進(jìn)行大力開(kāi)采，直至上覆巖石掉落后形成諸多明顯裂隙即可。此時(shí)大量裂隙可使得上部煤層的透氣性得到相應(yīng)增強(qiáng)，進(jìn)而有助于提高井下鉆孔瓦斯抽采量與抽采效率。以該礦區(qū)為例，施工人員通過(guò)切實(shí)結(jié)合礦區(qū)具體情況，在以國(guó)家相關(guān)技術(shù)規(guī)程要求為指導(dǎo)下，從地面向煤層進(jìn)行鉆井施工，鉆井直徑在300mm到500mm之間。其底部同煤層之間的距離控制在10m到15m，在實(shí)際開(kāi)采煤層時(shí)一旦頂板垮落，工作人員便可以直接從頂板裂隙中進(jìn)行瓦斯抽采。運(yùn)用低透氣性突出煤層地面抽采技術(shù)，可以地面鉆井施工與井下生產(chǎn)同步進(jìn)行，受采動(dòng)保護(hù)層的作用影響，上覆煤層滲透性將會(huì)得到明顯增強(qiáng)，此時(shí)借助地面鉆孔抽采技術(shù)，在采動(dòng)影響下將會(huì)釋放出瓦斯。而與以往的瓦斯抽采技術(shù)相比，運(yùn)用該項(xiàng)新技術(shù)可以在按計(jì)劃預(yù)抽原始煤層壓裂的同時(shí)，持續(xù)采動(dòng)卸壓抽采，最大程度避免礦區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出量迅速增加，進(jìn)而影響整體井下瓦斯治理成效。