廢棄礦井煤層氣抽采技術(shù)探究與應(yīng)用

O 于志軍 趙彥(中節(jié)能寧夏新能源股份有限公司 寧夏銀川 750000)

廢棄礦井煤層氣抽采技術(shù)探究與應(yīng)用

O 于志軍 趙彥
(中節(jié)能寧夏新能源股份有限公司 寧夏銀川 750000)

廢棄礦井煤層氣的有效治理是需要通過(guò)不斷的研究才能夠發(fā)現(xiàn)其中存在的不安全隱患。可是，當(dāng)我們?cè)诖罅康膶?shí)踐面前不得不承認(rèn)依靠一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來(lái)達(dá)到控制發(fā)生煤層氣災(zāi)害的發(fā)生。我國(guó)每年都會(huì)有關(guān)于煤層氣泄而發(fā)生不安全的事故，研究和分析這些不安全的事故發(fā)生都是由于我們?cè)诰唧w的施工過(guò)程中大意造成的，為此，要加強(qiáng)對(duì)我國(guó)煤礦煤層氣治理的力度，已經(jīng)迫在眉睫。本文在論述煤礦井下煤層氣抽采鉆孔布孔方式、施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)未來(lái)的新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)作了展望。

煤礦井下；煤層氣抽采；鉆孔；施工技術(shù)

對(duì)于我國(guó)煤層氣資源來(lái)講是相當(dāng)?shù)呢S富，可是面對(duì)著很復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，如何進(jìn)行科學(xué)化的開(kāi)采已經(jīng)成為當(dāng)前高度重視的大問(wèn)題。我們?cè)谕ㄟ^(guò)一些條件較為復(fù)雜、煤層特征復(fù)雜的環(huán)境下，根據(jù)往常的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行實(shí)地勘探，并且給予開(kāi)采，這種辦法不能夠持續(xù)進(jìn)行，往往在進(jìn)行的過(guò)程中會(huì)發(fā)生一些操作的偏差，從而導(dǎo)致出現(xiàn)一些不安全的事故，這些危險(xiǎn)的降臨隨時(shí)都可以毀滅我們正常的生活空間，這是相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題?？墒?，對(duì)于這些嚴(yán)重的問(wèn)題，我們要采取的方法則是相當(dāng)?shù)睦щy，因?yàn)橐恍┚唧w的辦法不能夠及時(shí)有效的挽救損失，對(duì)于整個(gè)安全生產(chǎn)來(lái)講就是隱藏的定時(shí)炸彈。

如何才能夠有效的防止不安全事故發(fā)生，主要在于通過(guò)一些具體的辦法來(lái)進(jìn)行科學(xué)有效的化解，這樣一來(lái)對(duì)于廢棄礦井煤層氣的抽樣研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們通過(guò)具體的抽樣采取樣本技術(shù)來(lái)作為實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于今后一段時(shí)期研究怎樣進(jìn)行煤礦安全生產(chǎn)起到積極的推動(dòng)作用。例如，2006年6月，國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快煤層氣(煤礦煤層氣)抽采利用的若干意見(jiàn)》中，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，已經(jīng)向我們強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)煤層氣的科學(xué)化管理不容忽視，必須給予高度的重視，并且要采取積極的應(yīng)對(duì)措施，這才是解決好廢棄礦井煤層氣抽采技術(shù)的研究問(wèn)題。我們?cè)诿鎸?duì)一次次經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后，不得不從抓好這一方面的措施來(lái)強(qiáng)化技術(shù)，提高控制技術(shù)的力量已經(jīng)不容忽視，這將關(guān)系到整個(gè)煤礦的正常生產(chǎn)。

一、高位煤層氣抽采鉆孔施工技術(shù)

近年來(lái)，越來(lái)越多的煤礦開(kāi)采技術(shù)已經(jīng)逐漸被人們重視和利用，可是在這樣的環(huán)境下，依然會(huì)出現(xiàn)一些不利于我國(guó)煤層氣抽采技術(shù)發(fā)展的安全空間，這主要原因還在于沒(méi)有合理的將其施工方法給予科學(xué)化利用，從而造成在研究的過(guò)程中，沒(méi)有一定的方向，這是一個(gè)方面，另一個(gè)方面還在于沒(méi)有提高鉆探工藝水平和設(shè)備能力，這樣會(huì)很快將其研究和分析的結(jié)果給予埋沒(méi)。通過(guò)這樣的深入研究，我們可以逐步將一些不利于礦區(qū)采煤層氣的卸壓抽采給予糾正。

1.鉆孔層位的選擇

我們通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究后，可以將這種開(kāi)采的力度給予適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而形成科學(xué)化的標(biāo)準(zhǔn)模式。這對(duì)于具體的鉆孔層位研究也將起到積極的推動(dòng)作用。在采取一定的方法過(guò)程中，不能夠一蹴而就，也不能胡子眉毛一把抓，這樣造成的后果是相當(dāng)?shù)膰?yán)重的。并且還需要不斷地研究鉆孔層位的選擇方法，這對(duì)于指導(dǎo)我們科學(xué)化的鉆孔是十分重要的。當(dāng)我們還不能夠科學(xué)化的理解什么是鉆孔層位時(shí)，就得依靠在進(jìn)行的實(shí)際操作中理解怎樣進(jìn)行鉆孔層位的正確選擇。

2.鉆孔參數(shù)的確定

從抽放效果和生產(chǎn)效率來(lái)講，一般提倡大直徑長(zhǎng)鉆孔。但是鉆孔的深度和直徑的確定，要綜合考慮地層條件、抽放要求以及施工技術(shù)與設(shè)備能力。

地層條件是確定鉆孔參數(shù)的主要依據(jù)，抽放要求和設(shè)備能力可根據(jù)地層條件進(jìn)行調(diào)整和選擇。在地層具備打深孔的條件下，可相應(yīng)提高抽采要求和選擇適當(dāng)?shù)你@進(jìn)技術(shù)施工深孔，使鉆孔覆蓋整個(gè)工作面。如果地層條件復(fù)雜，鉆進(jìn)成孔性差，根本不具備長(zhǎng)鉆孔施工條件，要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，確定更合適的鉆孔深度。鉆孔直徑的大小直接影響到煤層氣抽采的效果，一般直徑越大，煤層氣滲透面積越大，抽放效果越好，但是實(shí)際中，應(yīng)綜合考慮煤層氣含量、抽放周期和施工成本問(wèn)題。目前水平長(zhǎng)鉆孔的設(shè)計(jì)孔徑主要有Ф113mm、Ф133mm、Ф153mm、Ф193mm。在實(shí)際生產(chǎn)中，可首先因地制宜的通過(guò)采用不同孔徑鉆孔進(jìn)行抽采效果對(duì)比和分析，選擇最經(jīng)濟(jì)有效的鉆孔直徑。

3.鉆孔的布置形式

鉆孔的參數(shù)確定后，根據(jù)工作面布置條件和抽采要求進(jìn)行合理的鉆孔布置是保證鉆孔取得良好抽放效果的前提條件之一。以走向長(zhǎng)1000m、寬200m的工作面為例，如果頂板巖石完整、成孔性好，鉆孔設(shè)計(jì)深度為800 ～1000m，可在回采終止線(xiàn)前10m左右的位置，從回風(fēng)巷道向頂板設(shè)置上順抽放巷，然后在工作面的中間位置向回采面方向布置一組高位走向長(zhǎng)鉆孔。另外受礦井通風(fēng)壓差的影響，靠近回風(fēng)側(cè)鉆孔抽放效果明顯好于進(jìn)風(fēng)側(cè)鉆孔，因此鉆孔布置時(shí)應(yīng)盡量在靠近回風(fēng)側(cè)將鉆孔加密或增大鉆孔直徑。在這種情況下，一般沿回風(fēng)巷道一定距離設(shè)置鉆窩，每個(gè)鉆窩內(nèi)的鉆孔向回采面方向呈小扇形分布，并應(yīng)覆蓋靠近回風(fēng)側(cè)1/2的工作面或更多，保證鉆孔具有煤層氣抽放量大和抽放周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。鉆孔的間距一般≥1m，在同一平面內(nèi)有一定夾角，以利于孔口密封和防止串孔。如果頂板巖石穩(wěn)定性差，如含有膨脹或松軟泥巖成分，鉆孔布置時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)該層。

二、本煤層氣抽采鉆孔施工技術(shù)

當(dāng)人們還處于不能夠正確的理解煤層氣抽采鉆孔技術(shù)時(shí)，對(duì)于還不能夠掌握的方法要進(jìn)行科學(xué)化的研究，以便于對(duì)在具體的生產(chǎn)過(guò)程中能夠帶給我們一些有價(jià)值的思維。往往由于沒(méi)有及時(shí)的研究透徹方法，而盲目的進(jìn)行實(shí)際勘探，從而嚴(yán)重的影響到煤礦生產(chǎn)過(guò)程的安全性，這是相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題，我們不光要研究透徹利用什么樣的方法進(jìn)行具體的鉆孔施工，還需要采取一些行之可靠的方法來(lái)處理在進(jìn)行煤層氣抽采鉆孔施工的安全。這是最根本的研究措施。對(duì)于如何及時(shí)的調(diào)節(jié)好出現(xiàn)的偏差，一定要按照具體的施工目的來(lái)進(jìn)行科學(xué)化的操作，這才是解決問(wèn)題的根本。

在大量的實(shí)驗(yàn)面前，我們不得不承認(rèn)只有利用好煤層氣的沿煤層大小來(lái)確定怎樣采集，才是我們研究和分析的重要內(nèi)容。為了搞好對(duì)實(shí)際的研究影響作用價(jià)值，我們一定要結(jié)合實(shí)際，抓住解決問(wèn)題的主要矛盾，這才是最根本的，同時(shí)還應(yīng)該緊緊抓好對(duì)具體開(kāi)采的方法，這對(duì)于防止出現(xiàn)不安全事故也是一種防患于未然的重要舉措。通常為了采取科學(xué)的辦法來(lái)化解這一矛盾的出現(xiàn)，我們必須緊緊圍繞怎樣讓其逐步建立一些科學(xué)化的管理制度，這是最根本的問(wèn)題。大部分的情況都應(yīng)該在于遵守本煤層氣抽采鉆孔施工技術(shù)的利用，可是將這種具體的技術(shù)給予靈活的利用，才是最主要的問(wèn)題，當(dāng)下，利用該技術(shù)的方面還存在著一些難以控制的辦法，這就得將原來(lái)的一些方法給予拋棄，要結(jié)合實(shí)際跟好研究的步伐進(jìn)行實(shí)地勘探，這才能解決問(wèn)題的根本所在。

我們根據(jù)煤炭生產(chǎn)的研究經(jīng)驗(yàn)可以看到，要做好這些方面的研究，必須從發(fā)展的實(shí)際出發(fā)，依據(jù)一些先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，將原來(lái)的技術(shù)給予更新，從而可以滿(mǎn)足當(dāng)前的發(fā)展需求。這是我們逐步轉(zhuǎn)變觀念的重要點(diǎn)，同時(shí)，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)各方面的技術(shù)維護(hù)能力，一方面可以提高對(duì)研究煤炭生產(chǎn)過(guò)程安全起到保障，另一方面還會(huì)同具體的廢棄礦井煤層氣抽產(chǎn)生維護(hù)的作用。我們?cè)谶M(jìn)行該種技術(shù)的研究過(guò)程中，一定要結(jié)合實(shí)際，抓好技術(shù)研究，才是解決這些突出問(wèn)題的根本方法。在進(jìn)行具體的鉆探研究分析后，主要結(jié)合實(shí)際煤炭的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展作為進(jìn)一步研究的重要理論課題，這是不斷的在追求一種高效的工作協(xié)調(diào)機(jī)制。由于在實(shí)際的廢棄礦井煤層氣抽過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一些技術(shù)上的難題，這時(shí)，就得需要不斷更新技術(shù)設(shè)備，將根據(jù)廢棄礦井煤層氣的實(shí)際儲(chǔ)存情況給予科學(xué)化的分析，找到解決實(shí)際操作的辦法，這是最根本的，同時(shí)也需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)上的檢測(cè)技術(shù)，這樣可以有效地減少由于實(shí)際操作不規(guī)范而導(dǎo)致的損失，這是我們認(rèn)真分析廢棄礦井煤層氣抽的實(shí)際情況和如何采取一些科學(xué)的方法進(jìn)行實(shí)際探索的關(guān)鍵的研究方向。

三、穿層煤層氣抽采鉆孔施工技術(shù)

我們通過(guò)大部分實(shí)踐探索可以明顯的發(fā)現(xiàn)，原來(lái)一些具體的實(shí)施辦法還在于不能夠及時(shí)的化解施工不安全事故，因?yàn)橥ㄟ^(guò)大量的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，要注重從鉆孔來(lái)解決煤礦煤層氣的途徑。這樣做可以迅速的解決穿層煤層氣抽采鉆孔施工技術(shù)問(wèn)題。這對(duì)于整個(gè)鉆孔方法將起到積極的推動(dòng)作用。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，一定要采取一些科學(xué)化的施工辦法來(lái)有效的降低其危險(xiǎn)系數(shù)，這才是解決實(shí)際問(wèn)題的根本方法。

我們對(duì)于未來(lái)該技術(shù)的研究過(guò)程，主要在于解決一些比較麻煩的問(wèn)題。當(dāng)一些鉆孔技術(shù)還不能夠順利讓每一位技術(shù)人員科學(xué)化熟練掌握時(shí)，就得快速的將原來(lái)的穿層煤層氣抽采鉆孔施工技術(shù)給予科學(xué)化的充分運(yùn)用。這是我們進(jìn)一步研究的重要理論性課題，不過(guò)要研究透這種技術(shù)，是很難的，需要掌握的方法也很多，同時(shí)，更不能夠出現(xiàn)一些偏頗的粗略的思維，這種思維是一種麻痹藥劑，它對(duì)于整個(gè)實(shí)踐過(guò)程來(lái)講起到一定的指導(dǎo)作用。為了將具體的研究方法利用的更加熟練，我們一定要根據(jù)鉆孔的大小來(lái)確定怎樣進(jìn)行實(shí)際操作，這是一種慣性的思維方式，是值得我們進(jìn)一步研究的重要方面內(nèi)容。當(dāng)大部分的地方還不能夠理解怎樣才能夠使用該種技巧來(lái)化解矛盾時(shí)，就得給予這些地方加強(qiáng)實(shí)際的演練工作，從而形成多方面的思維，以至于更好的將穿層煤層氣抽采鉆孔施工技術(shù)傳播開(kāi)來(lái)。

四、結(jié)束語(yǔ)

技術(shù)的不斷更新，可以為推動(dòng)我國(guó)礦井煤層氣的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我國(guó)在廢棄礦井煤層氣抽采技術(shù)方面的成功經(jīng)驗(yàn)，是重要的研究成果，它也將為礦井煤層氣的進(jìn)一步采抽提供了重要依據(jù)。

[1]石智軍．煤礦坑道近水平鉆探機(jī)具與定向鉆進(jìn)技術(shù)[G]//煤科總院50年院慶論文集．北京：煤炭科學(xué)研究總院，2007．

[2]煤炭工業(yè)部安全司．中國(guó)煤礦煤層氣抽放技術(shù)與管理[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，1996．

[3]張鐵崗．礦井煤層氣綜合治理技術(shù)[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2001．

[4]袁亮．松軟低透煤層群煤層氣抽采理論與技術(shù)[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2004．

Discussion and Application of Abandoned Mine Coalbed Methane Extraction Technology

Yu Zhijun Zhaoyan
(Ningxia New Energy co., LTD,China Energy Conservation And Environmental Protection Group, NingxiaYinchuan, 750000)

Only by continuous study on , can we f nd the potential safety hazard in abandoned mine coalbed methane for its effective governa nce. But, facing large number of practice, we have to admit that it is necessary to depend on technology to prevent the happen of coalbed methane dis asters. Every year, there are accidents of coalbed methane drainage and the reason of that is the negligence in operation course, to this end, it is extr emely urgent to devote greater effort in China’s coal mine coalbed methane government.This paper, on the basis of taking disccusion on the design of holes arrangement and construction technique of underground coal mine coalbed methane extraction and drilling, puts forward further plan for futur e technology development.

underground coal mine；coalbed methane extraction；drilling；construction technique

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