煤礦瓦斯精細(xì)化抽采及系統(tǒng)建設(shè)

張淵

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，針對(duì)目前煤礦低濃度瓦斯抽采問(wèn)題，尤其是由于瓦斯?jié)舛鹊投鴰?lái)的管道輸送安全隱患，通過(guò)借鑒地面煤層氣開(kāi)發(fā)排采過(guò)程中“連續(xù)、平穩(wěn)、緩慢”的降壓排采工藝，分析了煤礦瓦斯抽采鉆孔、煤層增透、管路系統(tǒng)、抽采設(shè)備等各個(gè)環(huán)節(jié)所采取的措施和存在的問(wèn)題，提出通過(guò)科學(xué)化的鉆孔抽放參數(shù)設(shè)計(jì)、分源分區(qū)域抽放的獨(dú)立單元化智能管理、動(dòng)態(tài)大范圍智能反饋可調(diào)的抽放泵站建設(shè)，實(shí)現(xiàn)以煤礦瓦斯高濃度抽采、煤礦瓦斯高效安全治理為目的的煤礦瓦斯精細(xì)化抽采系統(tǒng)建設(shè)方案和方法。

關(guān)鍵詞：瓦斯精細(xì)化抽采；瓦斯抽放系統(tǒng)；建設(shè)

引言

煤礦瓦斯事故是一種非常嚴(yán)重的災(zāi)害事故，中國(guó)煤礦安全開(kāi)采面臨的一重要問(wèn)題就是如何防止煤礦瓦斯事故，對(duì)此，國(guó)內(nèi)有關(guān)專家進(jìn)行了不斷探索和嘗試，但是在礦井實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，很多因素是不確定的，如瓦斯分布、儲(chǔ)存和流動(dòng)等因素。因此，防治礦井瓦斯事故的有效措施是瓦斯抽采，瓦斯抽采技術(shù)能夠提高礦井開(kāi)采的安全性，同時(shí)也能對(duì)工作人員的安全起到保障作用。

一、井下鉆孔瓦斯抽采系統(tǒng)及存在的問(wèn)題

（一）井下鉆孔瓦斯抽采系統(tǒng)存在的問(wèn)題

從瓦斯抽采環(huán)節(jié)來(lái)看，近年來(lái)我國(guó)很多單位在幾個(gè)環(huán)節(jié)都做了大量的工作，也取得了一定成果，但是還是沒(méi)有從根本上實(shí)現(xiàn)瓦斯的安全抽采。有些是基于堵漏洞，部分是基于源頭的低濃度瓦斯而開(kāi)發(fā)的不得已的、被動(dòng)的工作，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯治理的根本安全。（1）瓦斯抽采濃度上沒(méi)有提高到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)25%的要求，存在系統(tǒng)隱患。在瓦斯抽采濃度要求方面，國(guó)際上通用的抽采濃度是不低于25%的控制標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)由于地質(zhì)條件和技術(shù)等多種原因，對(duì)瓦斯抽采濃度沒(méi)有要求。（2）低濃度瓦斯的管路輸送隱患很大。由于低濃度瓦斯易燃易爆的特性，輸送管道靜電火花、利用端產(chǎn)生的火源等因素會(huì)使整個(gè)管路系統(tǒng)中的低濃度瓦斯處于危險(xiǎn)的狀態(tài)，近年來(lái)，有個(gè)別礦井發(fā)生了一些抽采管道瓦斯爆炸事故。（3）低濃度瓦斯發(fā)電效率低和高耗能的地面抽采真空泵搭配，經(jīng)濟(jì)性大打折扣。以上問(wèn)題都是伴隨著低濃度瓦斯的問(wèn)題而存在，那么解決瓦斯的低濃度抽采問(wèn)題才是技術(shù)的核心。要解決瓦斯抽采的濃度問(wèn)題，則需要通過(guò)精細(xì)化的管理、科學(xué)化的工藝、智能化的設(shè)備配合而形成的煤礦瓦斯精細(xì)化治理來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（二）抽放設(shè)備設(shè)置問(wèn)題

抽放設(shè)備的好壞是抽放工作能否順利進(jìn)行的保障，而要保證瓦斯的安全抽放，那么就必須重視設(shè)備的安置問(wèn)題。目前瓦斯抽放使用的裝備一般為煤礦瓦斯抽放泵，在安置抽放泵的過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格考慮各種因素，從根本上保證瓦斯抽放的進(jìn)行?，F(xiàn)下的很多煤礦企業(yè)在設(shè)置泵房時(shí)都過(guò)于靠近建筑物或礦井口，這對(duì)于瓦斯排放有很大影響，應(yīng)嚴(yán)格注意。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，采取的措施就是嚴(yán)格考慮環(huán)境因素，在放置過(guò)程中應(yīng)盡量減少外界對(duì)抽放設(shè)備的干擾，盡可能避免一系列安全事故的發(fā)生。工作單位在進(jìn)行瓦斯抽放泵的設(shè)置時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離建筑物或礦進(jìn)口，且也應(yīng)盡量遠(yuǎn)離人口密集的地區(qū)，如果沒(méi)有考慮到這些問(wèn)題那么就極其容易發(fā)生瓦斯安全事故，不利于安全生產(chǎn)。

（三）疏忽管理

在煤礦瓦斯管路管理上，有關(guān)單位研發(fā)了瓦斯管路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但是其偏重的只是監(jiān)測(cè)，而對(duì)動(dòng)態(tài)智能化調(diào)節(jié)控制尚未開(kāi)展；另外，歐洲國(guó)家抽采氣體的組分檢測(cè)是甲烷、氧氣和二氧化碳三種，而我國(guó)只要求檢測(cè)甲烷一種組分，在瓦斯治理的精準(zhǔn)化研究和治理方面尚有一定的差距。

二、瓦斯精細(xì)化、科學(xué)化抽采的系統(tǒng)建設(shè)

（一）分源、分區(qū)域抽放的局部獨(dú)立單元管理

目前煤礦采用的基本都是地面建設(shè)瓦斯抽放泵站集中抽放，這種方式對(duì)瓦斯抽放的分源、分區(qū)域管理造成了很大的難度。國(guó)內(nèi)某些礦井已經(jīng)開(kāi)始試驗(yàn)每個(gè)鉆孔的抽放參數(shù)管理，雖然逐孔控制的方式可以做到抽放的精細(xì)化管理，但是系統(tǒng)建設(shè)的復(fù)雜、工程建設(shè)的成本等可想而知，顯然不是一個(gè)經(jīng)濟(jì)的選擇。而煤礦井下不同區(qū)域又具有基本相同的抽采條件，如一個(gè)采面的鉆孔和瓦斯參數(shù)基本一致，這就為分源、分區(qū)的抽采干管、支管抽采參數(shù)精細(xì)化管理提供了可行的方案。它可以做到科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性的合理匹配。地面集中抽放泵站的參數(shù)調(diào)節(jié)針對(duì)的是整個(gè)礦井系統(tǒng)，其參數(shù)調(diào)節(jié)不可能滿足井下各個(gè)地區(qū)抽采參數(shù)的需求，而作為地面集中瓦斯抽放泵站調(diào)節(jié)的補(bǔ)充，獨(dú)立分源、分區(qū)的瓦斯參數(shù)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)反饋調(diào)控單元建設(shè)顯得很有必要，它可以實(shí)現(xiàn)基于同一地面泵站條件下的抽放參數(shù)調(diào)節(jié)和區(qū)域匹配，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓、流量的分區(qū)智能調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的管路檢測(cè)、監(jiān)控、管理。

（二）頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽采

目前，針對(duì)高瓦斯無(wú)煤柱綜合抽采和綜放工作面的一些特征，可以采取頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽采技術(shù)，抽出其鄰近層瓦斯。針對(duì)瓦斯超限的問(wèn)題，可以使用沿開(kāi)采層頂板巖層走向布置的迎面定向水平長(zhǎng)鉆孔，而不是采用頂板瓦斯巷抽采鄰近層瓦斯。相比較于頂層巖巷抽采法和在最高層短鉆孔抽采法，頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽采技術(shù)在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面有一定的優(yōu)勢(shì)，頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽采技術(shù)在中國(guó)多個(gè)地區(qū)廣泛推廣使用，為中國(guó)煤礦工程開(kāi)采作出了巨大的貢獻(xiàn)，瓦斯開(kāi)采率大大提高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了中國(guó)煤礦開(kāi)采的高效性和安全性。

（三）瓦斯抽采泵站的布置

合理布置瓦斯抽采泵站的具體位置。瓦斯抽采泵站不能設(shè)置在地下，而要設(shè)置在地面上。瓦斯泵應(yīng)被圈定在一定的范圍內(nèi)，其周圍50m的范圍內(nèi)應(yīng)避免有居民在周圍居住，在其周圍20m范圍內(nèi)應(yīng)保證沒(méi)有易燃物品。為了盡量保證瓦斯抽采泵站的安全性，應(yīng)在其周圍安置相應(yīng)的消防設(shè)置，瓦斯抽采泵站的房間，應(yīng)當(dāng)采用不易燃的建材。瓦斯泵站還應(yīng)做好防雷接地，泵站內(nèi)采用隔爆型電氣設(shè)備。為了保證抽采瓦斯的安全性，還需要在抽采系統(tǒng)中安置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)的數(shù)值了解瓦斯抽采系統(tǒng)的工況，有效防止瓦斯事故的發(fā)生。

結(jié)語(yǔ)

礦井最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一就是瓦斯事故，隨著中國(guó)開(kāi)采量不斷增大，開(kāi)采技術(shù)也得到了相應(yīng)提升，但是礦井開(kāi)采中仍有許多不確定因素，這時(shí)有效的抽采瓦斯對(duì)礦井開(kāi)采的安全起到至關(guān)重要的作用，不管是單一的瓦斯抽采方式還是綜合的瓦斯抽取，都有助于降低礦井瓦斯?jié)舛龋玫乇Ｕ舷嚓P(guān)人員的生命安全。

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