煤礦瓦斯治理“先抽后采”的實踐與作用

談國文

（1.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點實驗室，重慶400037；2.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶400037）

1 引言

煤礦瓦斯事故會給企業(yè)和人民群眾帶來極為嚴(yán)重的危害，而且對事故的處理也需要花費大量人力、物力、財力才能處理好，導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益受到損害。因此，必須充分重視煤礦瓦斯治理工作，做好煤礦瓦斯預(yù)防工作，確保煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在煤礦生產(chǎn)過程中始終堅持煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)為準(zhǔn)則，強(qiáng)化煤礦瓦斯治理與控制工作力度，減少或避免煤礦瓦斯事故。

2 “先抽后采”概述

2.1 “先抽后采”的提出

2002年8月，國家安監(jiān)局、煤監(jiān)局根據(jù)我國煤礦安全生產(chǎn)情況，提出“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的十二字方針，致力建設(shè)防范瓦斯事故的長效機(jī)制。“先抽后采”為煤礦瓦斯防治工作提供相應(yīng)指導(dǎo)，對我國煤礦瓦斯治理預(yù)防工作促進(jìn)作用巨大。十二字方針是治理煤礦瓦斯的根本政策及關(guān)鍵舉動，充分體現(xiàn)我國煤礦瓦斯治理以安全生產(chǎn)為根本的工作宗旨【1】。

2.2 “先抽后采”的作用

煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)多位于地下環(huán)境，水文、地質(zhì)因素非常復(fù)雜，對煤礦生產(chǎn)安全的影響非常大。而瓦斯是煤礦當(dāng)中的重要隱患問題，“先抽后采”理論在煤礦瓦斯治理工作中能夠確保采用更為科學(xué)、合理的方法開展工作，保證煤礦瓦斯治理妥當(dāng)及人員、財產(chǎn)安全，提升煤礦日常工作效率，對整個企業(yè)的工作都具有良好、積極的影響，并減少了對礦山及其周邊環(huán)境的破壞。

3 煤礦瓦斯治理“先抽后采”的實踐方法及具體作用

煤礦瓦斯除了威脅煤礦生產(chǎn)安全，其本身也是一種能源。對煤礦瓦斯進(jìn)行抽采不僅能降低煤礦生產(chǎn)安全風(fēng)險及事故隱患出現(xiàn)的概率，還能通過進(jìn)行瓦斯抽采將其進(jìn)行有效利用。當(dāng)前，我國高瓦斯礦井在整改煤炭行業(yè)當(dāng)中的占比較高，且大部分屬于井下開采方式，開采深度較大，隨著煤層深度的不斷增加，瓦斯壓力、含量也在快速提升，而滲透性會變得越來越差。加之礦體經(jīng)多次地殼運動，會在煤礦底層出現(xiàn)褶皺、隆起等破壞煤層結(jié)構(gòu)的問題，煤層當(dāng)中會出現(xiàn)松軟等問題，嚴(yán)重阻礙煤礦瓦斯抽采工作的開展，在進(jìn)行開采前要面臨瓦斯集中噴放、無法控制的問題，增加了瓦斯爆炸事故的發(fā)生概率。而通過煤礦瓦斯治理“先抽后采”的實踐方法對其進(jìn)行治理，改善煤礦生產(chǎn)環(huán)境，具體分析如下。

3.1 煤礦瓦斯抽采工作現(xiàn)狀

3.1.1 抽采難度系數(shù)高

煤炭是特殊物質(zhì)經(jīng)過長久的時間在特殊環(huán)境下才形成的物質(zhì)，經(jīng)過多年開采，后續(xù)的開采難度越來越大，連帶導(dǎo)致煤礦瓦斯抽采工作難度系統(tǒng)越來越高。我國多數(shù)礦井都是井下開采，瓦斯含量較高，煤層透氣性較差，嚴(yán)重影響開采前的瓦斯抽放效果，傳統(tǒng)的抽采方式無法有效滿足瓦斯抽采工作要求，且無法跟上開采工作的推進(jìn)【2】。

3.1.2 抽采危險性高

煤礦瓦斯的危險性是眾所周知的，容易出現(xiàn)泄漏問題，而且井下開采空間相對狹小，很容易出現(xiàn)瓦斯短時間聚集導(dǎo)致濃度上升的情況，嚴(yán)重時會威脅井下工作人員、設(shè)備的安全。經(jīng)過抽采的瓦斯更易燃，井下出現(xiàn)點火源的可控性相對較差，極端情況下就會導(dǎo)致瓦斯爆炸問題的出現(xiàn)。而且，煤炭開采過程中，所承載的各種壓力較大，瓦斯受壓涌出，結(jié)合其他多種物質(zhì)，其危險系數(shù)會成倍增長。

3.2 煤礦瓦斯抽采的具體方法

3.2.1 存在保護(hù)層的煤層瓦斯抽采

存在保護(hù)層的煤層巖體會存在垮落帶、彎曲帶、斷裂帶，煤層下表面會出現(xiàn)底鼓裂縫帶、變形帶等情況，在進(jìn)行煤炭開采前需要先將該部分的保護(hù)層清理干凈，并在彎曲帶、斷裂帶上設(shè)置相應(yīng)的被保護(hù)層。一般情況下，被保護(hù)煤層巖體會出現(xiàn)垂直、斜交的裂縫，即可通過垂直、斜交2種方式將瓦斯引導(dǎo)至平行層，實現(xiàn)瓦斯的抽采。對于保護(hù)層斷裂帶的煤礦瓦斯抽采主要采用高水平鉆孔法、地面鉆孔法、底板跨層鉆孔法、掘進(jìn)高抽放法、高風(fēng)險鉆孔法等方式。對于具有彎曲保護(hù)層的煤礦瓦斯抽采主要采用底板跨層鉆孔法、地面鉆孔法、頂板跨層鉆孔法等方式【3】。

3.2.2 井下煤層瓦斯抽采

井下煤層常用預(yù)抽瓦斯鉆孔法，通過卸壓預(yù)抽、原始預(yù)抽的方法對區(qū)域煤層瓦斯進(jìn)行治理。這種方法具有進(jìn)程快、鉆孔進(jìn)尺短、抽放效果好的優(yōu)勢。具體實施過程的操作如下：煤礦巷道兩側(cè)以5m間隔各鉆2個長孔，在巷道與鉆孔之間掘進(jìn)10m后采取相應(yīng)措施保證孔鉆軌道不脫離巷道掘進(jìn)方向，且不進(jìn)入巷道掘進(jìn)空間。若鉆孔、掘進(jìn)過程中遇到瓦斯危險煤層，應(yīng)在巷道掘進(jìn)面設(shè)置防突鉆孔，以降低瓦斯?jié)舛?。防突鉆孔的深度一般為15～30cm，直徑為1dm，相鄰防突鉆孔間隔保持1m左右。隨機(jī)瓦斯抽放也是煤礦常用的瓦斯抽放方法，具有處理和收集范圍廣的優(yōu)點。

3.2.3 地面鉆井煤礦瓦斯抽采

地面鉆井煤礦的瓦斯抽采主要涉及3個階段：完井階段、排水采氣階段、煤層透氣性改造階段。完井階段主要是檢測固井質(zhì)量，安裝基巖段套管、電測井、固定表土段鉆井機(jī)等多種設(shè)備。排水采氣階段主要更換井口設(shè)施、降低液面高度等內(nèi)容。煤層透氣性改造階段主要有射孔、壓裂。加之各地礦井水文、地質(zhì)、施工環(huán)境等都存在差異，地面鉆井煤礦瓦斯抽采的適應(yīng)性會受到限制。

3.3 煤礦瓦斯治理“先抽后采”的具體作用

3.3.1 提升瓦斯抽采及生產(chǎn)效率

煤礦瓦斯災(zāi)害會給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營造成非常大的壓力和障礙，通過“先抽后采”對煤礦瓦斯進(jìn)行有效治理，能夠大大降低煤礦瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生，為煤礦安全生產(chǎn)工作提供良好保障。

而且，企業(yè)一旦不受瓦斯災(zāi)害的威脅，整個安全生產(chǎn)形勢會得到扭轉(zhuǎn)，整體安全系統(tǒng)就會上升，相應(yīng)的日常生產(chǎn)經(jīng)營活動效率也會提升上來，煤炭產(chǎn)量、質(zhì)量也會得到較大改觀。

3.3.2 達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)

煤層瓦斯的主要成分為甲烷，若能進(jìn)行收集、利用，可以用于各類能源系統(tǒng)作為燃料，以有效緩解各地資源壓力。而且，利用煤層瓦斯代替煤炭自身，能夠充分改善傳統(tǒng)煤炭燃燒過程中對大氣環(huán)境的惡劣影響，實現(xiàn)節(jié)能減排的相關(guān)目標(biāo)，并改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境【4】。

3.3.3 幫助企業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

在煤礦開采過程中利用“先抽后采”的方式治理煤礦瓦斯，可以有效降低煤層開采成本，為企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。而且，利用“先抽后采”的方式需要設(shè)置相應(yīng)的瓦斯抽采系統(tǒng)、設(shè)備、人員，以充分帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會發(fā)展，為自身及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，幫助企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化，促進(jìn)煤炭與其他行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

自2002年提出“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的十二字方針，我國煤炭產(chǎn)量逐年攀升，礦井瓦斯抽采率大大增加，煤礦生產(chǎn)過程中采用“先抽后采”的方式對煤礦瓦斯進(jìn)行治理，“先抽后采”的治理方式為我國煤礦瓦斯治理及煤礦安全生產(chǎn)保障發(fā)揮了非常重要的作用。因此，在具體工作推行過程中，必須結(jié)合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范實現(xiàn)煤與瓦斯突出礦井的安全高效開采，降低瓦斯災(zāi)害問題，確保礦山生產(chǎn)安全，提升煤炭生產(chǎn)效率。