煤礦區(qū)煤層氣地面井抽采技術(shù)適用性評價

王旭

摘 要：煤礦資源組為現(xiàn)如今我國主要使用的供能資源，并且由于其自身不可再生的特性，如何提高其利用率，得到更高的經(jīng)濟效益也就成了一個很大的問題。這就促使人們將目光轉(zhuǎn)移到了煤礦區(qū)的煤層氣抽取使用之上。但由于煤層氣本身的特質(zhì)，對于地面井抽采技術(shù)有著很高的技術(shù)要求。煤層氣，俗稱“瓦斯”，是一種煤礦的伴生礦產(chǎn)資源，由于其燃燒產(chǎn)生的熱值為通用煤的2—5倍，并且其燃燒之后幾乎不產(chǎn)生任何廢氣，是一種近年來備受國際矚目的新型能源資源[1]。但由于其在開采過程中極易與空氣混合產(chǎn)生爆炸，導(dǎo)致其對開采技術(shù)的要求近乎苛刻。下面筆者將就煤礦區(qū)煤層氣地面井抽采技術(shù)談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

關(guān)鍵詞：煤層氣；抽取技術(shù)；適用性

引言

煤層氣，一種近年來在國際上備受矚目的能源資源，其主要成分為依附于煤顆粒表面的烴類物質(zhì)，以甲烷為主，俗稱為“瓦斯”，由于其較高的燃燒熱值和燃燒產(chǎn)物清潔的特點，成為了能源市場的新貴。在日常使用當中，可以與天然氣混合輸出，達到更高的熱值，是一種優(yōu)秀的工業(yè)、火力發(fā)電和生活燃料。但是，當空氣中煤層氣濃度達到5%以上時，極易發(fā)生爆炸，這就是近年來煤礦產(chǎn)業(yè)中瓦斯爆炸事故頻發(fā)的原因，并且如果瓦斯泄漏到大氣當中，其造成的溫室效應(yīng)影響大概是同體積二氧化碳的二十多倍。所以說，對于煤礦區(qū)煤層氣地面井抽采技術(shù)有著極高的要求[2]。

1 現(xiàn)如今煤礦區(qū)煤層氣地面井抽采技術(shù)存在的問題

作為一種應(yīng)用前景十分廣闊的清潔高效能源來講，煤層氣資源在我國現(xiàn)如今的開采利用還是處于一個發(fā)展的階段，其中面臨的一個主要問題就是有關(guān)煤層氣的地面抽采技術(shù)的適用性。下面筆者將就此詳細論述。

1.1煤礦資源分布問題

眾所周知，我國土地總面積為959.69萬平方公里，位居世界第四，同時，我國地形地貌分布復(fù)雜，高原、丘陵密布，這就造成了一個問題，那就是煤礦資源分布十分零散，給開采帶來了很大的麻煩。譬如有的煤礦深藏于山中，有的則位于盆地里，這兩者由于礦產(chǎn)資源所分布的海拔不同，其對于開采設(shè)備和開采技術(shù)的要求可能截然不同，也就意味著在深山當中所使用的煤礦開采技術(shù)則不能完全應(yīng)用于盆地里，需要另行進行設(shè)備配置和技術(shù)開發(fā)。同樣的道理，由于我國不同地域之間截然不同的地形地貌，使得煤礦資源在具體開采過程當中對于各方面的要求可能不盡相同，這是造成煤礦區(qū)煤層氣地面井抽采技術(shù)具有獨立性的主要原因。

1.2煤礦區(qū)中煤層氣資源分布問題

在煤礦具體開采過程當中，由于煤礦自身的資源儲量問題，使得其在開采過程當中，對于抽采煤層氣的地面井的規(guī)模及其技術(shù)含量的要求都是不盡相同的。首先，要對煤礦區(qū)資源儲量做出一個大致估計，以確認煤礦去中是否含有煤層氣及煤層氣的大致儲量，并據(jù)此來推斷是否有開采價值及具體開采設(shè)備規(guī)模。其次，通過勘測設(shè)備對煤礦區(qū)進行勘測，以確認地面井的適用范圍。這一點主要取決于兩個方面。煤層氣的資源開發(fā)范圍和儲量，其中開發(fā)范圍包括煤層氣的儲藏面積和深度，需要注意的是煤層氣的大致儲量并不完全由其儲藏范圍決定，其在空氣當中的濃度占比同樣是很重要的一個標準[3]。

1.3煤礦區(qū)的地理因素影響

在建立地面井對煤礦區(qū)煤層氣資源進行抽采時，要考慮到煤礦儲藏地自身的地理因素影響。這種地理因素影響主要有以下幾個方面：第一個因素就是煤礦儲藏地土壤層次分布對于開采的影響，在對煤礦資源開采之前，首先需要對煤礦區(qū)的土壤層次分布做出勘測，以確定其是否具有開采價值和開采風險。因為在煤礦區(qū)當中，煤礦層與土壤巖層處于一個三維應(yīng)力狀態(tài)，在如果在未勘測土壤層次分布的情況之下貿(mào)然進行鉆孔作業(yè)，其形成的鉆孔很容易將這種應(yīng)力狀態(tài)打破，造成鉆井崩塌等后果。舉一個很簡單的例子，在一片沼澤地之下發(fā)現(xiàn)了煤礦資源，如果貿(mào)然打孔進行開采，很容易使得泥漿侵入井筒，帶來破壞效果。第二個因素則是開采區(qū)域土壤的化學(xué)性質(zhì)影響。由于在煤礦開采過程當中，水與煤礦的巨大比表面積差距，使得煤體具有極強的吸附水的能力，而在煤巖大量吸水以后，會導(dǎo)致體積劇烈膨脹、結(jié)構(gòu)極其松散，使得鉆井井壁穩(wěn)定性受到巨大影響，給鉆井的構(gòu)建帶來了很大的問題。

2 關(guān)于煤礦區(qū)煤層氣地面井抽采技術(shù)特異性的應(yīng)對方法

2.1建立統(tǒng)一化的開采規(guī)范標準

由于我國煤礦資源分布的多樣性，在進行開采之前，應(yīng)該首先建立起一套統(tǒng)一化的開采規(guī)范標準，并以此作為依據(jù)進行資源開采。將各類煤礦區(qū)的資源分布特點以及開采設(shè)備和方式進行匯總，以此建立起一個數(shù)據(jù)庫，在往后的煤礦開采作業(yè)時，可以將待開采煤礦與數(shù)據(jù)庫當中的例子進行比對，以此來確定最佳的開采方案，減少資源浪費。

2.2開采設(shè)備模塊化

在煤礦資源開采過程當中，一個很重要的問題就是開采設(shè)備多樣，很多設(shè)備的功能用處都很相似，在進行使用時，會造成很大的資源浪費。針對這種情況，可以將功能近似的設(shè)備進行組合，使其成為一個模塊組投入使用，不僅大幅減少設(shè)備的選用時間，而且有利于開采設(shè)備的組裝和轉(zhuǎn)運，是一種降低開采技術(shù)特異性的十分有效的方法。

3 結(jié)語

煤礦區(qū)煤層氣作為一種高效且無污染的新型能源，它的應(yīng)用前景是十分廣闊的，然而在其應(yīng)用過程當中所需要解決的問題也是很多的，其中一個較為突出的問題就是其對地面井抽取開采的技術(shù)要求是很高的。由于煤層氣的自身特性，導(dǎo)致其在開采過程當中極易發(fā)生泄露或者爆炸等事故，同時由于其主要成分為有毒的烴類物質(zhì)，使得開采過程當中工人自身的危險系數(shù)大大提升。在解決開采過程當中的一系列技術(shù)問題以后，有一個更嚴重的問題擺在面前，就是其開采技術(shù)的獨立性，所以說，要解決煤層氣地面井抽采技術(shù)的普適性問題是十分有必要的，能夠有效降低開采成本，提高經(jīng)濟效益，使得該能源的使用更加普及[4]。

參考文獻

[1] 侯金玲.煤礦區(qū)煤層氣地面井抽采技術(shù)適用性評價[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2017，44（2）：102-106.

[2] 李丹.煤礦區(qū)煤層氣地面鉆井抽采方式及關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭工程，2017，49（6）：114-116.

[3] 胡千庭，孫海濤，杜子健.煤礦區(qū)煤層氣地面井開發(fā)工程實踐及利用前景[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，43（9）：59-64.

[4] 孫四清.煤礦區(qū)煤層氣抽采效果檢測指標及評價[J].煤礦安全，2017，48（5）：173-176.