煤矿井下煤层气开采

"井下煤层气开采于松涛【期刊名称】《《黑龙江科学》》【年（卷），期】2019（010）002【总页数】2页（P96-97）【关键词】煤矿;煤层气;开采【作者】于松涛【作者单位】七台河技师学院黑龙江七台河154600【正文语种】中文【中图分类】TD712.61井下抽放煤层气技术抽放方法的分类及选择。煤矿井下煤层气抽放的目的是减少矿井和采区的瓦斯涌出量，防止瓦斯及煤与瓦斯发生事故。抽放方法分类为开采层抽放、邻近层抽放和采空区抽放。具体选用哪种抽放方法，应按矿井（或采区）煤层气来源、煤层赋存状况、采掘布置等来确定。第一，开采层煤层气抽放。开采层抽放煤层气，即本煤层抽放煤层气，按收集煤层气的方式又可分为巷道抽放与钻孔抽放；按抽放与采掘时间的关系可分为预先抽放（即预抽）和边采（掘）边抽。目前，国内夕卜在开采层中常用的抽放方法是钻孔预抽。开采层预抽煤层气方法，按钻场的位置不同，可分为穿层钻孔抽放和顺层钻孔抽放。穿层钻孔的钻场布置在开采层以外，抽放钻孔与煤层正交或斜交，适用于透气性较好的倾斜或急倾斜中厚、厚煤层及煤层群。穿层钻孔通常需要在煤层底（顶）板岩巷或相邻煤层的煤巷中施工，其抽放钻孔的直径应根据打钻技术、抽放量和抽放半径等因素考虑，通常为75~100mm。对于透气性较差的煤层，也可以采用网络式预抽方法，即加大钻孔密度的方法。顺层钻孔的钻场通常位于开采层的煤巷内，由于抽放量是随着钻孔长度（揭露煤的长度）的增大而增加，应尽可能打长钻孔，以提高抽放效果。顺层钻孔的长度，一般为工作面长度的70%~90%。目前，大多数顺层钻孔都是平行布置的，钻孔之间互不交叉。第二，邻近层煤层气抽放。邻近层抽放煤层气，即卸压层抽放。为防止和减少邻近煤层的卸压煤层气通过层间裂隙大量涌向开采层，避免开采层的煤层气超限，可以抽放邻近层的煤层气。邻近层抽放煤层气通常是与开采层开采同时进行。首先，采煤工作面的煤层气涌出量包括开采层和邻近层煤层气两部分。在开采初期，回采工作面的煤层气涌出量主要来自开采层，煤层气涌出比较均衡。随着采煤工作面的推进，顶板垮落和沉陷，邻近层煤层气泄出，采煤工作面的煤层气涌出量逐渐增大，以致出现峰值。根据钻场的位置不同，可将邻近层煤层气抽放分为在开采层层内巷道布置钻孔和在开采层层外巷道布置钻孔两种方式。其次，在开采层层内巷道布置钻孔的抽放方法适用于缓倾斜或倾斜煤层的走向长壁工作面，钻场可设在回风巷、回风副巷、运输巷、中间巷等地方。最后，在开采层层外巷道打钻孔时，按钻场位置可分为在邻近煤层巷道及底板和顶板岩巷布置钻孔的抽放方法，其中最常用的是通过邻近层的底板和顶板巷道布置钻孔的抽放方法。顶板岩巷抽放方法适用于倾角较大的煤层，多用于抽放上邻近层的煤层气。底板岩巷抽放的方法适用于倾斜或急倾斜煤层，多用于抽放下邻近层的煤层气。第三，采空区煤层气抽放。采空区煤层气抽放是解决回采工作面的瓦斯超限问题。首先，半封闭采空区的煤层气抽放。半封闭采空区是指正在生产的采煤工作面的采空区，其采空区与工作面相通。由于一部分来自于开采层和邻近层的煤层气通过采空区涌入工作面的回风流中，使得工作面上隅角瓦斯超限。这种抽放方法主要是解决安全生产问题，一般有插管抽放、顶板尾巷抽放、顶板钻孔抽放等。插管抽放方法是在顶板垮落之前，把抽放管直接插入采空区，以提高煤层气的抽放浓度，这种方法主要适用于未进行预抽的煤层或有近距离邻近层的采煤工作面。向冒落拱上方打钻孔抽放采空区煤层气的方法，既可用于有上下邻近层的采煤工作面，也可用于单一厚煤层的采煤工作面。抽放钻孔的孔底应处在冒落拱的上方。主要是拦截来自上邻近层和厚煤层的未开采层中的煤层气。其次，全封闭采空区的煤层气抽放。这种采空区常储存大量的高浓度煤层气，影响安全生产，增加矿井通风负担。全封闭采空区的抽放方法通常有密闭巷道抽放、均压密封抽放煤层气和地面钻孔抽放煤层气等。密闭巷道抽放方法是在巷道中打密封墙，把管子插入采空区直接抽放煤层气。将漏进空气及时排出，以降低均压室的压力。2抽放钻孔的施工与密封第一，钻孔的施工设备。煤矿井下主要是通过钻孔抽放煤层气，因而施工钻孔的钻机具及工艺的选择是抽放工作的重要组成部分。应注意用于煤矿打抽放钻孔的钻机应具备的特点及对钻杆和钻头的要求。另外也应考虑对岩心管、套管及小接头等的要求。第二，钻孔的施工工艺及故障处理。钻孔施工工艺中应注意如下问题：施工顺层抽放孔时钻孔偏离煤层，出现钻孔垮塌及卡钻现象等，打钻时钻头压力、回转速度的控制及钻孔排渣的方法，钻进过程中冲洗液连续适量供应的问题等。钻孔施工中常见的故障有钻孔垮塌、卡钻等。要了解这些故障出现的原因、发生前的征兆，并能对其进行有效的处理。第三，钻孔密封方法。钻孔密封效果不好，不仅会影响抽放煤层气的效率，还将降低抽放煤层气管路中的煤层气浓度。可采用机械式直接密封抽放钻孔，但常采用黄泥、水泥砂浆或聚氨酯等材料密封抽放钻孔。3煤层气抽放系统及设施抽放钻孔封闭后，与钻孔相连的管路接入抽放网管（路）。通过在地面或井下设置的抽放泵使管网中造成负压，从而形成煤层气抽放系统。抽放系统包括抽放泵、抽放管路及抽放系统的附属装置。第一，抽放泵。目前，国内常用的煤层气抽放泵（即瓦斯泵）有离心式鼓风机、罗茨鼓风机和水环式真空泵3种。不同类型的煤层气抽放泵具有不同的优缺点及适用条件，尤其要注意抽放泵容量及抽放泵压力的计算。第二，抽放管路。煤层气管路系统的选择是矿井煤层气抽放工作中的一项重要环节。第三，抽放系统的附属设施。管路上的附属装置主要有两类：一是用来调节、控制抽放管路中煤层气的压力和流量。二是安全装置，如放水器、防爆炸装置、防回火装置、放空管等。4抽放煤层气的计量与检测抽放煤层气的计量与检测，主要包括抽放网络各个部位的煤层气流量、抽放负压、煤层气浓度和温度等参数的测定。其目的是研究煤层气涌出规律和分析抽放效果，指导抽放网路的投产使用，管道的延长与钻孔的衔接，调节和控制钻孔及管网抽放负压，查弱漏气和水堵部位等。煤层气抽放管路中煤层气流量测定最常用的装置是孔板流量计、皮托管、均速管、流量计、风速计（表）等。为了解煤层气抽放系统的工作状态，需要确定抽放管路中煤层气的压力大小及分布，如测定抽放煤层气管网中某一点管内夕卜压力差，测定抽放管道两点间的压力差，测定抽放管道内某点的绝对静压力。确定抽放管路中的煤层气流量以及调节和控制抽放负压都需要测定管道中的煤层气浓度，测定抽放负压需要使用瓦斯检测仪和高负压管道瓦斯气样采取器。综合参数测定仪是一种能测定抽放泵站内煤层气的浓度、流速、压力和温度各参数的多功能测量仪器，具有快速、准确及方便等特点。5提高煤层气抽放率的方法钻孔抽放煤层气流量的大小取决于煤层的透气性、煤层气压力、钻穿煤长度及抽放负压等条件。而煤层气抽放率的大小不仅取决于钻孔煤层气流量的大小，还取决于抽放工艺。目前，提高煤层气抽放率的方法是提高煤层透气性，可以通过水力压裂或爆破致裂的方法来实现。6煤层压裂技术目前，提高煤层气产量的技术之一是水力压裂，下套管多煤层完井也可以压裂，其压裂措施一般用水基压裂