井上下聯(lián)合抽采瓦斯技術(shù)的研究及應(yīng)用摘要：煤礦瓦斯抽采技術(shù)主要有兩種，即井下鉆孔抽采技術(shù)和地面鉆井抽采技術(shù)。煤礦鉆孔抽采瓦斯工藝作為防治煤礦發(fā)生瓦斯災(zāi)害事故的重要措施之一，目前已被廣泛應(yīng)用。井下鉆孔抽采機技術(shù)以其可靠性高，成本低等優(yōu)點，經(jīng)多年發(fā)展，已經(jīng)成為各大礦區(qū)進(jìn)行瓦斯抽采的重要技術(shù)途徑。地面鉆井抽采技術(shù)則是煤礦行業(yè)近年來發(fā)展起來的一種新技術(shù)，以其安全性高、受井下影響小等優(yōu)點，目前已在我國多地礦區(qū)應(yīng)用并取得較為理想的效果。

關(guān)鍵詞：井上下聯(lián)合；抽采瓦斯技術(shù)；研究；應(yīng)用

引言

瓦斯是造成煤礦可能產(chǎn)生事故的重要原因之一，預(yù)抽煤層瓦斯是避免出現(xiàn)煤礦瓦斯災(zāi)害最為重要的措施，也是讓煤礦可以進(jìn)行安全開采的一個手段。一般礦井瓦斯涌出量中一大部分都是來自空區(qū)瓦斯涌出，采空區(qū)瓦斯的治理與抽風(fēng)是非常重要的，由于煤體堅硬裂隙不貫通，或者煤體的透氣性比較差，使得煤層的瓦斯預(yù)抽效果并不理想，造成瓦斯抽放起來較為困難，必須采用更加有效的方法。

1瓦斯的特點

對瓦斯的形成進(jìn)行探究，需要追溯到遠(yuǎn)古時期，一些有機物以及植物纖維素通過分解，在高溫和高壓的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后生成瓦斯。瓦斯是一種氣體，其主要成分是甲烷，能夠燃燒、沒有顏色和氣味。假如遇到明火，就會發(fā)生爆炸，對礦工的人身安全造成嚴(yán)重影響。通常情況下，瓦斯以下述幾種形式涌出來。第一，持久、緩慢地從煤層當(dāng)中涌出來，其是引發(fā)安全事故的主要原因，因此，在開采煤炭的時候，必須認(rèn)真監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋偃绲V井當(dāng)中充斥濃度較高的瓦斯，那么開采工作必須停止，然后再進(jìn)行升井轉(zhuǎn)移處理。第二，瞬間從裂縫位置噴出來。其主要是因為礦工在開采煤炭前，沒有認(rèn)真進(jìn)行檢查，當(dāng)踩到聚集瓦斯的位置時，此處壓力就會發(fā)生變化，致使瓦斯瞬間從裂縫位置噴出來，如果遇到火源，就會發(fā)生爆炸，引發(fā)安全事故。第三，短時間內(nèi)巖石、煤和瓦斯同時噴出，造成嚴(yán)重傷亡事故，此種傷害要比前兩種大很多，而且礦井的后期生產(chǎn)工作很難恢復(fù)，處理事故會遇到重重困難。

2井上下聯(lián)合抽采瓦斯技術(shù)原理

井上下聯(lián)合抽采瓦斯技術(shù)是基于井下鉆孔與地面鉆孔瓦斯技術(shù)有效結(jié)合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次工藝創(chuàng)新。首先在井下施工大面積、大直徑處進(jìn)行定向鉆孔，然后通過井上壓力鉆孔將油管逐步向大直徑定向鉆孔的煤層段內(nèi)深入，將壓力液在壓力油管中進(jìn)行壓裂。利用這種井上地面擴(kuò)容的方式，來增加井下煤層的滲透性，使瓦斯的解吸能力有所增強，最終利用定向鉆孔和地面井相結(jié)合的方式實施瓦斯抽采，這種新的抽采模式，不僅在時間上體現(xiàn)了井下先抽、井上后抽的特點，同時也在空間上體現(xiàn)出井上井下相結(jié)合的特點。要想實現(xiàn)井上下聯(lián)合抽采的良好效果，無論在井下定向鉆孔的位置層位選擇上，還是地面鉆井與定向鉆孔的鏈接位置選擇上都十分重要。依據(jù)三帶理論，在煤礦采空區(qū)垂直方向，按照從下往上的順序，依次排列為：冒落帶、斷裂帶以及彎曲下沉帶。而且在采空區(qū)四周下部存在一些裂隙區(qū)，通常也被稱作O形圈，隨著煤層的開采，O形圈也會以同樣的開采速度逐漸向前移動，從而在采空區(qū)始終有裂隙區(qū)并以O(shè)形圈存在，該區(qū)域也是煤礦井下瓦斯聚集的重要場所。

3煤礦瓦斯抽采現(xiàn)狀

我國煤礦瓦斯抽采方式主要有井下抽采和地面抽采兩種形式。井下抽采是從1940年代開始應(yīng)用的，在煤礦瓦斯抽采施工過程中應(yīng)用較為廣泛，且技術(shù)成本較低，對于技術(shù)的要求不高，能夠有效減少礦井、采空區(qū)瓦斯泄漏情況的發(fā)生，是瓦斯防治工作的關(guān)鍵所在。目前，我國大多數(shù)煤礦中井下瓦斯抽采的規(guī)模較小，據(jù)有關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計，瓦斯抽采工作面數(shù)量僅為600余處，瓦斯抽采量僅達(dá)到73億m3，且由于技術(shù)和規(guī)模的限制，這些抽采的瓦斯?jié)舛冗^低而無法正常使用，能夠達(dá)到正常使用標(biāo)準(zhǔn)的僅為其中的1/3。隨著近幾年瓦斯抽采技術(shù)的不斷開發(fā)以及瓦斯開采總量的不斷提高，在2010年，我國地面煤層瓦斯總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到14.5億m3其中的70%已經(jīng)能夠被有效利用，但是在瓦斯抽在過程中也暴露出了一些問題：多數(shù)煤礦在進(jìn)行瓦斯抽采時并未注意到煤礦開采未來的安全收益，這也會導(dǎo)致瓦斯抽采和煤礦井下瓦斯質(zhì)量脫離，為井下安全生產(chǎn)施工留下嚴(yán)重的安全隱患。

4井上下聯(lián)合抽采技術(shù)及應(yīng)用

井上下聯(lián)合抽采技術(shù)的應(yīng)用是將井下瓦斯治理技術(shù)和地面煤氣層開發(fā)兩者有機結(jié)合起來。對煤炭開采來說，地面煤氣層抽采具有一定的現(xiàn)實意義，但在實際應(yīng)用中也存在一些缺陷，很容易出現(xiàn)瓦斯盲區(qū)，尤其針對一些低滲煤層的抽采效果不佳。同樣井下開采對于煤氣層的開發(fā)也有不同程度的影響，一是，由于煤炭回采時覆巖的變形，造成地面井的損壞，使地面井鉆孔結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損，最終導(dǎo)致鉆孔失效。二是，在煤炭回采覆巖變形的同時，無論對采空區(qū)域還是附近采面煤層都會有一定的應(yīng)力釋放，不僅原有裂縫會逐漸擴(kuò)大，而且還會有新的裂縫產(chǎn)生，從總體分析來看，煤層的滲透性有所改造，使抽采效率提高，因此，在實施瓦斯抽采過程中，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，盡可能克服煤炭開采與煤氣層開發(fā)之間的負(fù)面影響，合理應(yīng)用兩者之間的正面影響。實現(xiàn)煤礦先抽后采，采煤采氣一體化。

4.1井下遞進(jìn)抽采

在遞進(jìn)抽采技術(shù)應(yīng)用過程中，回采工作面的布置需要在多條巷道掘進(jìn)中進(jìn)行，關(guān)于外測巷道內(nèi)向下一臨近工作面長鉆孔的實施應(yīng)提前進(jìn)行，確保鉆孔長度與相應(yīng)工作需求相匹配，促使外測巷道向下一工作面兩面巷道條帶覆蓋過程中、對長度的條件需求得以充分滿足，在對這一工作面進(jìn)行掘進(jìn)的過程中，需要將下一工作面掘采以及抽采工作進(jìn)行開展，為下一工作面抽采時間的延長給予保障，為抽采工作實施創(chuàng)造有利條件，進(jìn)而極大限度的降低回采工作面瓦斯量。

4.2地面鉆孔采空區(qū)抽采

地面鉆孔技術(shù)是根據(jù)工作面頂板垮落裂隙帶為采高的5～8倍，距離上隅角10～30m且呈O型瓦斯聚集區(qū)域，可通過1301地面施工鉆井，對采空區(qū)進(jìn)行瓦斯抽采。其工作原理是通過地面鉆孔向煤層鉆孔，從而對采空區(qū)域、裂縫帶瓦斯抽采技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以此改變流場在采空區(qū)域中的分布情況，徹底解決采空區(qū)的瓦斯經(jīng)上隅帶涌出問題，造成回風(fēng)流區(qū)和上隅角一帶瓦斯大量聚集及超限等問題。具體鉆孔點位于1301工作面切眼向外575m處，施工時采用三開鉆進(jìn)方式，鉆孔終點距離1301巷70.7m處。抽采效果為：鉆孔距離工作面越來越遠(yuǎn)時，地面井瓦斯抽采濃度和負(fù)壓逐漸呈衰減趨勢，當(dāng)采空區(qū)域向前推進(jìn)至220m后，地面瓦斯?jié)舛群拓?fù)壓達(dá)最低點，并趨于穩(wěn)定狀態(tài)，在整個抽采過程中，瓦斯?jié)舛仁冀K處于穩(wěn)定狀態(tài)，平均濃度為30%，只有抽采負(fù)壓變化時，瓦斯?jié)舛纫搽S之有較小的變化，此時，瓦斯日抽采量也會出現(xiàn)變化。因此，隨時觀察抽采負(fù)壓的變化，可推測出瓦斯抽采量和瓦斯?jié)舛茸兓?/p>

結(jié)束語

實踐證明，井上下聯(lián)合抽采技術(shù)，不僅可以降低煤層中的瓦斯含量，減少工作面瓦斯?jié)舛群屯咚沟挠砍隽浚瑫r抽采出來的瓦斯可作為高效能源進(jìn)行二次利用，在一定程度上改變了能源結(jié)構(gòu)。因此該技術(shù)的應(yīng)用對瓦斯治理治具有一定的綜合效益。

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