淺談瓦斯的治理技術與應用論文

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摘要:瓦斯主要以煤層氣構成的有害氣體甲烷爲主。是在煤的生成和煤的變質過程中,在高溫、高壓的環境下伴隨着產生瓦斯,它在煤體或圍巖中是以遊離狀態和吸着狀態的形式存在的。如何合理利用瓦斯鑽孔技術要點,合理佈置鑽孔間距,綜合各鑽孔技術,是瓦斯抽放效率得到有效的提高。

淺談瓦斯的治理技術與應用論文

關鍵詞:瓦斯治理技術應用

引言

我國是煤炭大國,在豐富的煤炭資源中含有豐富的瓦斯資源,埋深在2000米以內的煤層中含煤層氣資源量達35-50萬億立方米。它是造成瓦斯煤礦災害事故居高不下的重要原因。對高瓦斯礦井或者低瓦斯礦井,都必須進行合理的瓦斯預防和治理,保證煤的安全生產。目前對高瓦斯採掘工作面主要採取的瓦斯治理措施主要有:加強管理、保證通風、打瓦斯抽放鑽孔、利用局部通風機處理採掘工作面上隅角瓦斯、進行局部瓦斯抽放、使用局部通風機等。現主要介紹一下瓦斯的鑽孔抽放技術。

1、瓦斯的.治理技術

1.1瓦斯的鑽孔抽放通過通風辦法來稀釋瓦斯,已經在經濟上和技術上逐漸被淘汰,與此同時,隨着開採的強度和深度的增加以及地面大氣壓的降低,礦井瓦斯的涌出量也在增加,通常情況下利用正常通風稀釋瓦斯,只能解決落煤和暴露煤壁時的解析瓦斯,而在採空區的涌出瓦斯佔比例較大,一般位60%左右,稀釋對大部分礦井來說根本達不到要求。而瓦斯的抽放一方面降低瓦斯的涌出量,另一方面能有效地解決瓦斯濃度的超限,防止煤與瓦斯的突出。如何有效地提高瓦斯抽放率,主要取決於對抽放方式的合理選取,因此,要根據瓦斯的來源、瓦斯地質條件和礦山技術條件選擇瓦斯抽放方式。

高位水平鑽孔瓦斯抽放技術是鑽孔技術中比較難的一種抽放技術,該技術分爲頂板高位水平鑽孔瓦斯抽放技術和大采面中間高位巷瓦斯抽放技術,前者具有先期投入少、工期短、靈活性強的優點。對於煤於瓦斯突出的設計能力比較大的礦井,瓦斯涌出量大,含量高,煤層的透氣性比較差,以及受地質條件的影響導致瓦斯的富集及煤層瓦斯分佈的不均勻性的礦井,目前這種技術已經得到廣泛的應用。

1.2鑽孔瓦斯抽放技術要點鑽孔的佈置是該技術的關鍵:①對於卸壓瓦斯必須進入卸壓範圍。②鑽孔開口端應佈置在完整煤(巖)體內。③穿層鑽孔進入抽放層頂(底)板岩石0.5m以上。

由於開採層越近,瓦斯的涌出量越多,鄰近層瓦斯抽放鑽孔佈置主要從適當的巷道向各鄰近層卸壓區打鑽孔,要能控制卸壓瓦斯流入鑽孔,避免瓦斯大量流入開採層採空區。孔間距同時也是影響抽放時間的又一重要因素,其計算公式如下:

R1——瓦斯空間距,m。

Kb——抽放負壓影響係數。

Z——各鑽孔瓦斯涌出不均勻係數,Z=0.75。

L——鑽孔有效長度,m。

Q0——鑽孔初始比瓦斯涌出量,由實驗測得。

m——被抽放煤層厚度,m。

a——瓦斯涌出衰減係數。

t——抽放時間,d。

H——鑽孔抽放瓦斯階段斜長。

mi——煤層分層開採厚度,m。

r——煤層平均容重,t/m3。

K——抽放瓦斯有效性係數。

Q——抽放回採工作面瓦斯涌出量。

不同煤層其抽放鑽孔的佈置形式不一樣,鑽孔間距也不一樣,其抽放時間也不一樣,空間距是隨着抽放時間的增大而增大。對於鑽孔抽放瓦斯,可以根據不同的瓦斯流量和抽放的難易情況進行抽放鑽孔佈置,具體措施有:加大鑽孔的直徑、負壓提高和增大煤氣層等。

1.3幾種特殊鑽孔抽放技術穿層鑽孔抽放技術在透氣層極低的撫順北票礦區臺吉礦的10號煤層取得很好的效果,其主要利用利用了鑽孔交叉時產生的相互影響,交叉部分即是加大了鑽孔的直徑,在沒有增加工作量的情況下,提高了抽放效果。還可以避免鑽孔坍塌、堵孔對抽放效果的影響,提高抽放量46%-102%。

穿層水力擴孔強化抽放瓦技術採用高壓水射流衝割煤層,將煤層中的碎煤排除,形成空區,這樣是煤層局部得到卸壓,使裂紋發展成裂隙並不斷延伸,增加了煤層透氣性,提高了瓦斯的抽放量。

深孔控制預裂爆破強化抽放瓦斯技術是一門利用特殊爆破技術抽放瓦斯的方式,利用預裂爆破的破孔佈置原理和方法,合理利用破轟波的能量,結合瓦斯壓力,通過控制孔的控制,使媒體既不影響開採和安全的前提下產生裂隙,提高煤層透氣性,達到抽放效果。

交叉、順層扇形鑽孔抽放技術:鑽孔布孔方法爲:沿工作面上、下風巷向煤層傾斜方向或中切割向煤層打傾斜或走向順層鑽孔。每2~3m佈置一對抽放鑽孔,其中一孔平行於工作面,一孔與工作面斜交,孔徑爲75~79mm,鑽孔深度爲50~80m,布孔密度爲0.03~0.055m/t,預抽期爲3~5個月。一定程度上緩解了抽放瓦斯與接替緊張的矛盾,鑽孔數量多,抽出量大,抽放效果好。

2、應用效果及其前景

2.1對於鑽孔抽放,減少工作面的風排瓦斯量。根據調查顯示,採用鑽孔技術的礦井其工作面的瓦斯抽出率可以達到37.5%左右,約35%的瓦斯進入迴風道。

2.2目前,大部分礦井均採用抽放技術,其杜絕瓦斯超限、提高生產能力。採空區涌出的瓦斯,通過鑽孔的抽放,對作業環境有了很大改善,有利的保證了生產的安全。大大地提高了生產能力,帶來了很好的經濟效益和社會效益。

2.3以瓦斯抽放和通風方式改革爲主的瓦斯綜合治理技術是很多礦區工作面瓦斯治理的根本方,綜合各鑽孔抽放技術是礦區最佳的抽放方式,也是礦區瓦斯治理技術發展的必然方向。

3、結束語

3.1通過特殊鑽孔技術引起煤層和岩層的卸壓,增加煤層的透氣性,有效地解決瓦斯的抽放難的問題,提高抽放率。

3.2各瓦斯鑽孔抽放技術其抽放參數和抽放工藝,還需要進一步考察、研究和完善。

3.3綜合考慮抽放方式,爭取鑽孔的設計科學合理,保證施工工藝和精度準確。同時對高瓦斯煤層和突出煤層,採用聯合抽放技術共同治理瓦斯是行之有效的,值得推廣應用。

參考文獻:

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