浅谈煤矿瓦斯灾害防治技术

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1、浅谈煤矿瓦斯灾害防治技术摘要:在分析目前煤矿瓦斯治理存在问题的基础上，提出了利用井下水力压裂技术和地面采动井抽釆与常规的井下瓦斯抽采技术相结合的综合瓦斯治理措施，分别阐述了煤矿井下水力压裂和地面采动井的原理和应用情况。关键词:煤矿;瓦斯;水力压裂;采动井中图分类号：X752文献标识码：A我国是世界笫一大产煤国，煤炭在我国一次能源消费中约占70%左右,因而煤炭行业是关系我国国家经济命脉的重要基础产业。本文针对我国煤层赋存条件复杂，瓦斯抽采率低的特点，提出利用井下水力压裂技术和地面采动井抽采与常规的井下瓦斯抽采相结合的综合瓦斯治理新思路，以供商

2、榷。1、瓦斯灾害防治技术评析1・1瓦斯治理存在的问题及解决思路我国煤储层构造复杂，且煤层多强烈变形，多数煤田煤体构造破碎严重，IILIV类煤所占比例较重，煤质松软、坚固性系数偏小，煤层透气性低，渗透率一般在(0.001〜0.1)X10—范围内，瓦斯抽采效果不佳,造成瓦斯治理困难。而且随着采掘活动向纵深延伸，煤层瓦斯赋存以“三高一低”(高应力、高瓦斯压力、高瓦斯含量及低渗透性)为主要特征，常规的瓦斯抽采技术难以发挥作用，抽采率低下，抽采效果不明显，瓦斯事故仍时有发生，因此，采用强制增透的瓦斯治理和井上下联合抽采的综合治理措施势在必行。新版的《

3、防治煤与瓦斯突出规定》第6条明确规定:“防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头，不采突出面。未按耍求釆取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。”因井下瓦斯抽采须与煤炭开采工序相协调，很难保证在抽采瓦斯、降低工作面瓦斯超限压力的同时还达到煤炭高效开采的要求，常造成抽、掘、采接替紧张，而且各种井下抽采方法或多或少均存在一定的局限性。若仅通过增强井下瓦斯抽采技术和规模来解决突出和瓦斯超限的问题，不仅影响企业煤炭产量，瓦斯治理成本也将大大增加，抽采效果也受到限制。而地面采动井抽采则是一种抽采乩斯、解决煤

4、矿井下瓦斯超限难题的新方法，其施工在地面进行，不影响煤炭回采，在采区回采前便可以完成，同时可以连续进行采前预抽、采动抽采和采空区抽采，从而可实现对煤层瓦斯的全过程抽釆和控制。1.2井下水力压裂技术分析认为水力致裂的机理主要为：通过高压驱动水流压入煤中原有的和压裂后岀现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙，以便更好地沟通天然裂隙，增加煤层的透气性。对于条件好的矿井，在实施水力压裂技术时，为更多地抽釆煤层瓦斯，达到煤层气开采利用的目的，可利用泡沫压裂液实施压裂技术。泡沫压裂液具有静液柱压力低、滤失量小、携砂性能好、助

5、排能力强、对地层伤害小等优点〔4),在相同条件下，可更好地提升压裂效果，但其成本较高。对于煤层压裂而言，一般选择C02泡沫压裂液为主，这是因为C02对煤的吸附能力比CH4强，在实施压裂时可更多地置换出吸附态的煤层瓦斯。1.3地面采动井地面钻井抽釆采动煤层和釆空区瓦斯是近年来逐步发展起来的瓦斯抽采新技术，是一种通过在采场地表施工垂直钻井到煤层采动可能形成的覆岩裂隙带或煤层内，通过预裂或者釆动影响增强煤层的透气性，从而使得瓦斯能够尽可能多的经由煤岩体的裂隙网络通道和钻井直接抽采到地表，以达到降低回采工作面瓦斯涌出量，缓解瓦斯超限压力和开发煤层气

6、的目的。地面采动井一般均可做到采前预抽、采动抽采和采空区抽采，“一井三用”；采前预抽主要用于采区回采前进行煤层气开发;采动抽采主要是利用回釆工作面对煤岩体扰动提高其透气性的特点增强瓦斯抽采率、缓解通风压力；采空区抽采主要是解决回采工作面推过后采空区瓦斯，以降低采空区瓦斯向回采工作面涌出的量，解决回采工作面瓦斯超限的难题。该方法是提前将预采高瓦斯煤层中的瓦斯进行释放并加以利用，降低煤层中的瓦斯含量，从根本上解决煤矿瓦斯事故。2、应用效果考察2.1水力压裂效果2008年10月，在屮平能化集团十矿24110工作面机巷、风巷、对应的底抽巷实施了井下

7、定向压裂增透消突技术。压裂后考察发现：(1)煤层渗透率由原来的0.06m2/(MPa2?d)升至48m2/(MPa2?d),提高了800多倍，钻孔平均瓦斯抽采浓度超过45%,单孔纯瓦斯流量平均0.1~0・37m3/min,最大单孔瓦斯浓度90%,流量0.8m3/min,部分单孔瓦斯抽采总量到2・5万m3以上,截至2008年12月，24110工作面剩余难采区段共抽采瓦斯254.06X104m3,整个工作面剩余瓦斯储量559.3X104m3,约占45.42%。(2)在难抽采的230m范围内测定的全部煤层残存瓦斯含量降到了8m3/t以下，瓦斯压力

8、都降到了0・74MPa以下，消除了工作面前方煤体突出危险性。(3)2009年1月，对24110工作面实施压裂的区段回采时发现，最高日产量达3000t,最大月产量6.5力't,比压