《煤礦瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)探討》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、煤礦瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)探討摘要:在分析目前煤礦瓦斯治理存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了利用井下水力壓裂技術(shù)和地面采動(dòng)井抽采與常規(guī)的井下瓦斯抽采技術(shù)相結(jié)合的綜合瓦斯治理措施，分別闡述了煤礦井下水力壓裂和地面采動(dòng)井的原理和應(yīng)用情況，實(shí)踐表明:煤礦井下定向壓裂增透消突成套技術(shù)可有效提高瓦斯抽采率，降低煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，改善井下作業(yè)環(huán)境;地面采動(dòng)井可“一井三用”，對(duì)抽放采動(dòng)區(qū)域瓦斯效果較好。關(guān)鍵詞:煤礦;瓦斯;水力壓裂;采動(dòng)井我國(guó)是世界第一大產(chǎn)煤國(guó)，煤炭在我國(guó)一次能源消費(fèi)中約占70%左右，因而煤炭行業(yè)是關(guān)系我國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)

2、命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。然而，煤炭行業(yè)又是我國(guó)安全生產(chǎn)形勢(shì)最為嚴(yán)峻的行業(yè)之一，預(yù)防和控制煤礦重特大事故的發(fā)生，促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)的根本好轉(zhuǎn)已成為國(guó)家和政府層面上急需解決的重大問(wèn)題，也是我國(guó)安全生產(chǎn)工作的核心任務(wù)。在所有煤礦災(zāi)害事故中，尤以瓦斯事故為重，其中主要以煤與瓦斯突出以及由瓦斯超限而造成的瓦斯爆炸為最主要的表現(xiàn)形式。近年來(lái)，雖然煤礦瓦斯防治工作已取得階段性成效，但仍沒(méi)有從根本上遏制重大瓦斯事故的發(fā)生，2008年全國(guó)共煤礦發(fā)生瓦斯事故182起，死亡778人，其中較大瓦斯事故63起，死亡290人;重特大

3、瓦斯事故18起，死亡352人〔1〕。瓦斯災(zāi)害已成為制約高效集約化開(kāi)采技術(shù)發(fā)展和安全生產(chǎn)的最重要因素，常規(guī)或單一的瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)已不能滿足煤礦高效安全生產(chǎn)的需要，強(qiáng)化瓦斯抽采才是防止瓦斯災(zāi)害事故最有效的根本途徑。針對(duì)我國(guó)煤層賦存條件復(fù)雜，瓦斯抽采率低的特點(diǎn)，提出利用井下水力壓裂技術(shù)和地面采動(dòng)井抽采與常規(guī)的井下瓦斯抽采相結(jié)合的綜合瓦斯治理新思路，以供商榷。1瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)評(píng)析1．1瓦斯治理存在的問(wèn)題及解決思路我國(guó)煤儲(chǔ)層構(gòu)造復(fù)雜，且煤層多強(qiáng)烈變形〔2〕，多數(shù)煤田煤體構(gòu)造破碎嚴(yán)重，Ⅲ、Ⅳ類煤所占比例較重，煤

4、質(zhì)松軟、堅(jiān)固性系數(shù)偏小，煤層透氣性低，滲透率一般在(0．001～0．1)×10－3μm范圍內(nèi)，瓦斯抽采效果不佳，造成瓦斯治理困難。而且隨著采掘活動(dòng)向縱深延伸，煤層瓦斯賦存以“三高一低”(高應(yīng)力、高瓦斯壓力、高瓦斯含量及低滲透性)為主要特征，常規(guī)的瓦斯抽采技術(shù)難以發(fā)揮作用，抽采率低下，抽采效果不明顯，瓦斯事故仍時(shí)有發(fā)生，因此，采用強(qiáng)制增透的瓦斯治理和井上下聯(lián)合抽采的綜合治理措施勢(shì)在必行。新版的《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第6條明確規(guī)定:“防突工作堅(jiān)持區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補(bǔ)充的原則。突出礦井采掘工作做

5、到不掘突出頭，不采突出面。未按要求采取區(qū)域綜合防突措施的，嚴(yán)禁進(jìn)行采掘活動(dòng)?！蹦壳埃号c瓦斯突出防治主要有開(kāi)采保護(hù)層、水力壓裂和鉆孔抽采3種技術(shù)措施。根據(jù)規(guī)定，對(duì)具有保護(hù)層開(kāi)采條件的煤層應(yīng)優(yōu)先開(kāi)采保護(hù)層使煤層整體卸壓、消突;但對(duì)于不具備保護(hù)層開(kāi)采條件的、單一、低透氣性煤層，在實(shí)施防突措施時(shí)，水力壓裂與井下常規(guī)瓦斯抽采技術(shù)相結(jié)合就顯的尤為重要了。因井下瓦斯抽采須與煤炭開(kāi)采工序相協(xié)調(diào)，很難保證在抽采瓦斯、降低工作面瓦斯超限壓力的同時(shí)還達(dá)到煤炭高效開(kāi)采的要求，常造成抽、掘、采接替緊張，而且各種井下抽采方法或多

6、或少均存在一定的局限性，如煤礦井下順煤層長(zhǎng)鉆孔抽采效率高、成本較低，但順層鉆孔施工經(jīng)常遇到卡鉆、噴孔等工程技術(shù)難題，尤其是在突出松軟煤層，鉆孔成孔率很低;穿層鉆孔抽采方法抽采效率高，但必須輔助開(kāi)挖頂板或底板巖巷進(jìn)行抽采設(shè)備布置和鉆孔施工，工期長(zhǎng)、工程成本高;保護(hù)層卸壓抽采面臨著卸壓效果和工程施工風(fēng)險(xiǎn)的難題等〔3〕。若僅通過(guò)增強(qiáng)井下瓦斯抽采技術(shù)和規(guī)模來(lái)解決突出和瓦斯超限的問(wèn)題，不僅影響企業(yè)煤炭產(chǎn)量，瓦斯治理成本也將大大增加，抽采效果也受到限制。而地面采動(dòng)井抽采則是一種抽采瓦斯、解決煤礦井下瓦斯超限難題的新

7、方法，其施工在地面進(jìn)行，不影響煤炭回采，在采區(qū)回采前便可以完成，同時(shí)可以連續(xù)進(jìn)行采前預(yù)抽、采動(dòng)抽采和采空區(qū)抽采，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層瓦斯的全過(guò)程抽采和控制。1．2井下水力壓裂技術(shù)分析認(rèn)為水力致裂的機(jī)理主要為:通過(guò)高壓驅(qū)動(dòng)水流壓入煤中原有的和壓裂后出現(xiàn)的裂縫內(nèi)，擴(kuò)寬并伸展這些裂縫，進(jìn)而在煤中產(chǎn)生更多的次生裂縫與裂隙，以便更好地溝通天然裂隙，增加煤層的透氣性。煤礦水力壓裂技術(shù)分地面和井下2種，因地面水力壓裂因不夠靈活方便、成本高、壓裂效果不明顯而沒(méi)有推廣開(kāi)來(lái)。目前井下水力壓裂應(yīng)用效果較好，主要以河南省煤層氣開(kāi)發(fā)

8、利用有限公司自主研發(fā)的“煤礦井下定向壓裂增透消突成套技術(shù)”為主流，該技術(shù)可在井下充分利用現(xiàn)有的開(kāi)拓工程，針對(duì)不同煤層瓦斯地質(zhì)條件編制不同的壓裂方案，實(shí)施不同的壓裂工藝，真正做到“一面一策”、“一孔一策”。該技術(shù)不同于煤層注水，在壓裂液中添加有一定濃度的表面活性劑，不僅可更好地濕潤(rùn)煤體，而且可改變煤體的力學(xué)特性，更多地采排瓦斯;現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)表明:該技術(shù)的實(shí)施起到了區(qū)域瓦斯治理的目的，可明顯降低煤與瓦斯突出、煤塵爆炸和煤層自燃的危險(xiǎn)性，提高瓦斯