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低透气性突出煤层瓦斯抽采技术应用研究

作者:未知

  摘 要:在我国持续发展煤矿开采事业的过程中,随着开采程度的进一步加深,煤层透气性越来越低,因此专门针对低透气性突出煤层的瓦斯抽采技术得以应运而生。在这一背景下,本文将通过结合实际案例,着重围绕低透气性突出煤层瓦斯抽采技术的实际应用进行简要分析研究。
  关键词:低透气性突出煤层;瓦斯;抽采技术
  在当前的矿区当中,煤层缺乏较高的透气性将会大大增加抽采煤层瓦斯的难度,不仅直接影响矿区煤层开采工作的顺利进行,同时还会大大增加矿井生产的危险性。因此有必要通过对低透气性突出煤层瓦斯抽采技术进行灵活运用,从而有效保障矿区内矿井生产的安全性和高效性。本研究将为相关研究人员提供必要参考理论的同时,也为实际抽采低透气性突出煤层瓦斯给予相应指导帮助。
  1 矿区煤层概况
  本文在研究低透气性突出煤层瓦斯抽采技术的过程中,以某矿区煤层开采工程为例。该矿区总面积超过2000km2,矿区内拥有众多丰富的煤炭资源。根据相关资料可知,整个矿区共有6个典型煤层,其瓦斯总储量近2000mm3,但由于矿区煤层层数众多,煤层厚度相对较小,加之地质构造复杂性较大,因此使得煤层缺乏较高的透气性。虽然矿区内瓦斯总储量较大,但其中可抽瓦斯量不足800mm3,为有效增大煤层透气性,使得瓦斯抽采量与抽采效率均可以得到有效提升,需要将低透气性突出煤层瓦斯抽采技术灵活运用其中。
  2 低透气性突出煤层瓦斯抽采技术的实际应用
  2.1 井下抽采技术
  2.1.1 卸压瓦斯抽采
  在低透气性煤层井下瓦斯抽采中,通过利用卸压瓦斯抽采技术,在完成开采与预抽采目标煤层相领近的煤层之后,预抽采目标煤层将会在采动影响下产生卸压作用,此时工作人员即可直接抽采目标煤层瓦斯。例如在该矿区中的某煤层当中,煤层与上部煤层之间的距离在25m左右,当上部煤层开采时,其回采工作面切眼会在本煤层投影位置前后不超过25m的范围内的煤层,出现大范围卸压的情况,此时本煤层当中将会产生大量预抽钻孔的抽采瓦斯纯量[1]。这也意味着上部煤层的开采使得本煤层透气性得到一定增强,有利于抽采目标煤层的瓦斯。
  2.1.2 密集钻孔抽采
  在实际进行低透气性突出煤层井下瓦斯抽采的过程中,密集钻孔抽采技术也是其常用瓦斯抽采技术之一。例如在该矿区中,由于许多煤层的厚度均超过2m,因此通过使用密集钻孔抽采技术,尽可能将钻孔间距缩小,可使得瓦斯抽采率得到相应增加。工作人员在结合煤层实际情况,并严格按照国家相关标准要求进行规范操作下,将钻孔直径进行适当加大,同时相应缩小钻孔间距,即可有效降低抽采负压,达到优化瓦斯抽采成效的目的。随着抽放时间的不断增长,当瓦斯流动状态已经基本稳定时,煤层厚度越大,钻孔总瓦斯流量也会随之不断增加。此时伴随着煤层瓦斯压力的持续加大,煤层透气性同样会得到明显增强。
  2.2 地面抽采技术
  2.2.1 地面压裂井抽采
  由于近些年该矿区煤层开采深度持续增加,并且在大量运用各种机械化设备进行开采作业中,使得矿区内矿井瓦斯涌出量越来越大,以往使用的抽采瓦斯技术与现阶段矿区治理矿井瓦斯的实际需要已明显不符。因此在地面钻井阶段,该矿区尝试选用低透气性突出煤层地面瓦斯抽采技术。首先需要进行地面压裂钻井抽采,预抽原始煤层使得煤层瓦斯含量可以得到相应降低。在该矿区中,选择在尚未进行采动的煤层中运用地面压裂井抽采技术,即借助包括在矿区内规范设置压裂井等方式适当增加煤层透气性,随后提前预抽原始煤层。根据相关数据显示,在使用该项抽采技术后,该矿区平均每天可抽采大约1000m3的瓦斯,在地面压裂井抽采技术的作用下,使得煤层瓦斯得以提前释放,并且使得煤层的透气性得到明显增加。
  2.2.2 地面采动区钻井抽采
  而在完成地面压裂钻井抽采工作后,需要进行矿区地面采动区抽采,简单来说即通过对矿区内底部具有较高透气性的煤层进行大力开采,直至上覆岩石掉落后形成诸多明显裂隙即可。此时大量裂隙可使得上部煤层的透气性得到相应增强,进而有助于提高井下钻孔瓦斯抽采量与抽采效率。以该矿区为例,施工人员通过切实结合矿区具体情况,在以国家相关技术规程要求为指导下,从地面向煤层进行钻井施工,钻井直径在300mm到500mm之间。其底部同煤层之间的距离控制在10m到15m,在实际开采煤层时一旦顶板垮落,工作人员便可以直接从顶板裂隙中进行瓦斯抽采。运用低透气性突出煤层地面抽采技术,可以地面钻井施工与井下生产同步进行,受采动保护层的作用影响,上覆煤层渗透性将会得到明显增强,此时借助地面钻孔抽采技术,在采动影响下将会释放出瓦斯。而与以往的瓦斯抽采技术相比,运用该项新技术可以在按计划预抽原始煤层压裂的同时,持续采动卸压抽采,最大程度避免矿区采空区瓦斯涌出量迅速增加,进而影响整体井下瓦斯治理成效。
  3 结束语
  总而言之,通过在矿区煤层开采过程中,对低透气性突出煤层瓦斯抽采技术进行合理利用,可以有效保障煤层开采工作的安全性。在开采煤层群时结合实际情况对下覆煤层进行开采,可使得上覆低透气性煤层瓦斯提前卸压,进而有效增强煤层透气性,便于后续顺利进行瓦斯抽采。而在将地面钻井同井下抽采钻井进行相互整合,同样也有助于深入落实低透气性突出煤层瓦斯抽采工作,使得瓦斯抽采量与抽采率均得到相应提升。
  參考文献:
  [1]唐耀才.单一低透气性突出厚煤层综采工作面瓦斯防治技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2018(14):123-124.
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