優(yōu)化瓦斯地面抽放系統(tǒng)提高綜合利用

李劍鋒

摘 要：近年國(guó)內(nèi)一些高瓦斯礦井、瓦斯突出礦井相對(duì)集中區(qū)，通過建設(shè)瓦斯地面抽放系統(tǒng)、強(qiáng)力推行先抽瓦斯后采煤等綜合措施，在瓦斯災(zāi)害治理方面取得很大的成效，在瓦斯的綜合利用方面也涌現(xiàn)很多突出的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：瓦斯;地面抽放系統(tǒng);優(yōu)化;瓦斯利用

瓦斯這種伴生在煤層中的煤層氣，可燃性極高。一旦礦井中瓦斯?jié)舛瘸?，?dǎo)致的燃燒、爆炸，引發(fā)事故，造成人員傷亡，財(cái)產(chǎn)損失，后果嚴(yán)重。為減少事故、提升煤礦安全水平，就要對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行綜合治理，鼓勵(lì)高瓦斯礦井、瓦斯突出礦井建立地面瓦斯抽放系統(tǒng)，實(shí)行“先抽后采”是一項(xiàng)有效的治理措施，所采出瓦斯作為燃料或發(fā)電，在汽車、化工工業(yè)，民用等領(lǐng)域，都有很好利用價(jià)值。

1 優(yōu)化的原因

瓦斯直接排放到空氣中會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生極強(qiáng)破壞性，其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是CO2的21倍，對(duì)臭氧層的破壞力是CO2的7倍。盡管如此，目前還沒有相關(guān)制約機(jī)制，一方面企業(yè)應(yīng)不斷優(yōu)化和完善瓦斯的采收技術(shù)，竭盡所能達(dá)到零排放的目的;另一方面環(huán)保部門應(yīng)對(duì)煤礦瓦斯排放進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并作為考核煤礦企業(yè)減排指標(biāo)的重要指標(biāo)來嚴(yán)格執(zhí)行，以此約束瓦斯直接排放行為，促進(jìn)瓦斯綜合利用，是十分必要的。瓦斯地面抽采的意義，主要在于兩個(gè)方面，一是可以降低未開采區(qū)域瓦斯?jié)舛人?，為今后礦井開采在瓦斯抽采和防治方面降低投入成本、提升安全水平;二是可以獲取高濃度瓦斯資源，不僅可以用于多種途徑實(shí)現(xiàn)清潔能源利用，又可避免因開采過程中空氣進(jìn)入稀釋瓦斯?jié)舛?，而?dǎo)致瓦斯資源無法利用，點(diǎn)天燈，排空等造成資源浪費(fèi)或者環(huán)境破壞等。

2 優(yōu)化瓦斯地面抽采的方法

目前許多公司采用的瓦斯地面抽采項(xiàng)目，是在高瓦斯礦井井田范圍直接垂直鉆孔，解析和抽采高濃度瓦斯，但具體的瓦斯抽采或者釋放量，主要取決于瓦斯的儲(chǔ)量和煤層的透氣性，對(duì)于低透氣性煤層，單井瓦斯獲取量與前期預(yù)期存在較大差別，為解決此問題除采取特殊析出方法、增加煤層透氣性外，也可以采用縮短井間距的方法提升瓦斯總量，工程造價(jià)卻會(huì)大幅提升。引進(jìn)瓦斯抽放新裝備，淘汰舊有的瓦斯抽放泵，升級(jí)新型抽采真空泵，使用新型定向鉆機(jī)。采用淺孔插入式封孔器，是目前較常用的地面抽采設(shè)備。高瓦斯礦井全部建成瓦斯賦存參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)室，在掘前、掘進(jìn)中、采前對(duì)煤層瓦斯賦存參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，為瓦斯精準(zhǔn)抽采和抽采達(dá)標(biāo)評(píng)判提供依據(jù)。應(yīng)用光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。通過安全監(jiān)控、抽采監(jiān)控、束管監(jiān)測(cè)、光纖測(cè)溫等系統(tǒng)多網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)瓦斯治理系統(tǒng)現(xiàn)代化、信息化和管控一體化。立體多源瓦斯綜合抽采技術(shù)廣泛使用，形成全方位、全過程、常態(tài)化安全監(jiān)管體系。

另一種解決問題的方式，即改變鉆井方式，按一定角度傾斜進(jìn)入煤層后鉆探方向進(jìn)行改變，沿煤層繼續(xù)鉆探，既可保證煤層瓦斯的抽采和析出路徑，又可保證頂板及其他巖石結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，目前生產(chǎn)和制造此類鉆機(jī)的廠商較少，世界范圍內(nèi)兩家生產(chǎn)商可制造此類鉆機(jī)，價(jià)格昂貴，對(duì)于鉆井方式的選擇或者鉆機(jī)的選擇，應(yīng)充分結(jié)合后期支護(hù)成本投入的計(jì)算結(jié)果比較和分析。

群井瓦斯地面抽采，無疑將提升瓦斯的日出氣量，對(duì)于降低未采區(qū)瓦斯?jié)舛人胶吞嵘咚钩椴闪烤哂兄匾囊饬x，但對(duì)整體煤層頂板結(jié)構(gòu)和煤層間巖石結(jié)構(gòu)容易造成破壞，嚴(yán)重程度取決于巖石結(jié)構(gòu)以及群井密度，對(duì)于煤炭資源后續(xù)開采過程中的支護(hù)要求更高，具有一定的安全問題，一方面應(yīng)該重視和分析，是否仍存在對(duì)于頂板結(jié)構(gòu)破壞帶來的其他衍生問題，另一方面需詳細(xì)計(jì)算，對(duì)于后期的支護(hù)及其他安全投入成本將造成多大影響。

以瓦斯治理為重點(diǎn)，大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，在地面垂直鉆井瓦斯抽采技術(shù)、瓦斯抽采與利用關(guān)鍵參數(shù)研究、高位鉆孔“以孔代巷”瓦斯抽采技術(shù)、綜放工作面覆巖卸壓瓦斯富集區(qū)域識(shí)別和高效抽采技術(shù)研究等多項(xiàng)瓦斯治理研究工作，為瓦斯治理技術(shù)創(chuàng)新和精準(zhǔn)抽采，積極引進(jìn)瓦斯治理先進(jìn)技術(shù)及成熟經(jīng)驗(yàn)，對(duì)礦井抽采利用瓦斯、施工鉆孔、主要回風(fēng)巷道改造大修等瓦斯綜合治理工程，提高區(qū)域預(yù)抽鉆孔、大直徑鉆孔預(yù)抽、頂板高位鉆孔施工和采前預(yù)抽瓦斯標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)和鼓勵(lì)礦井超前治理，以實(shí)現(xiàn)安全、瓦斯、防火、防治水“四零”目標(biāo)，做好嚴(yán)防安全工作。

3 提高瓦斯抽采利用，開展卓有成效的探索

瓦斯作燃料優(yōu)點(diǎn)很多，瓦斯燃燒發(fā)熱量高，廢氣排放少，清潔又經(jīng)濟(jì)，充分利用好瓦斯使其變害為寶，1m3瓦斯的熱值相當(dāng)于1.22kg標(biāo)準(zhǔn)煤，可發(fā)3.5kW時(shí)左右的電用瓦斯可替代汽油當(dāng)汽車燃料，1m3瓦斯相當(dāng)于1公升優(yōu)質(zhì)汽油，是常規(guī)天然氣最現(xiàn)實(shí)可靠的補(bǔ)充或替代能源。瓦斯發(fā)電裝機(jī)容量超過100萬kW。為此，國(guó)家為積極推動(dòng)瓦斯綜合利用，政府從財(cái)政、上網(wǎng)電價(jià)等多方面給予扶植，也有相關(guān)政策引導(dǎo)和激勵(lì)，國(guó)務(wù)院于2006年下發(fā)專門文件，并配套出臺(tái)多項(xiàng)政策鼓勵(lì)、扶持瓦斯開發(fā)利用。盡管如此，仍存在一些小煤礦覺得手續(xù)繁瑣，為圖省事選擇將瓦斯直接排放了事的現(xiàn)象，既污染環(huán)境又浪費(fèi)了資源。我們應(yīng)多借鑒在瓦斯利用方面做得好的成功案例，例如陜煤集團(tuán)銅川礦業(yè)就是“以抽定產(chǎn)、以風(fēng)定產(chǎn)、裝備升級(jí)、技術(shù)突破、工程先行、管理創(chuàng)新、持續(xù)改進(jìn)”的總體思路，更新理念，加大安全投入，積極實(shí)施“抽、掘、采”平衡調(diào)整和超前區(qū)域預(yù)抽，促進(jìn)瓦斯治理形勢(shì)持續(xù)穩(wěn)定向好發(fā)展。

4 結(jié)語

先進(jìn)理念引領(lǐng)超前決策是關(guān)鍵，瓦斯不治，礦無寧日，瓦斯事故是可以預(yù)防和避免的。從根本上轉(zhuǎn)變瓦斯治理觀念，完善地面抽采系統(tǒng)，將作業(yè)區(qū)瓦斯控制在常量以下，將“杜絕瓦斯超限”作為瓦斯管理的最根本要求，將“瓦斯精準(zhǔn)抽采”的瓦斯治理戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)瓦斯治理由“被動(dòng)治理”向“主動(dòng)超前治理”轉(zhuǎn)變。