煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实践与作用.pdf

工程建设与设计 Construction 2.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037 TAN Guo-wen1,2 1. State Key Laboratory of the Gas Disaster Detec ting, Preventing and Emerg enc y Controlling , Chong qing 400037, China; 2. CCTEG Chongqing Researc h Institute, Chong qing 400037, China 【摘要】煤炭是我国经济、社会发展的基础性能源及原材料，在煤炭开采过程中经常会出现瓦斯问题，对矿山安全工作的影响非 常大，若不重视会造成极为严重的安全生产事故。加之煤矿行业正在向更深层面的开采方向发展，对于煤矿瓦斯治理与控制的难度 越来越大，煤矿瓦斯安全工作形势严峻，必须釆取多种措施强化煤矿瓦斯治理工作,努力避免瓦斯事故的发生。论文阐述了“先抽后 采”的提出时机及基本作用，分析了煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实践方法及具体作用。 [Abstrac t] Coal is the basic energy and raw material f or the ec onomic and soc ial development of our c ountry. In the proc ess of c oal mining , there are of ten gas problems, whic h have a great impac t on the mine saf ety work. If we dont pay attention to it, it will c ause extremely serious saf ety prod uc tion ac c id ents. In ad d ition, the c oal mining ind ustry is developing to a deeper mining d irec tion. It is more and more d if f ic ult to c ontrol the c oal mine gas. The situation of c oal mine gas saf ety work is severe. We must take a variety of measures to streng then the c oal mine gas c ontrol work and try to avoid the oc c urrenc e of gas ac c idents. This paper expound s the timing and basic f unc tion of “f irst pumping and then mining *, and analyzes the prac tic al and spec if ic f unc tion of “ f irst pumping and then mining “ in gas c ontrol in c oal mines. 【关键词】煤矿；瓦斯治理；先抽后采；实践;作用 [Keywords Jc oal mine; gas c ontrol; f irst pumping and then mining ; prac tic e; f unc tion 【中图分类号】TD712.6 【文献标志码】B 【文章编号】1007-9467 2020 08-0126-02 [DOI] 10.13616/j.c nki.g c jsysj.2020.08.044 1引言 煤矿瓦斯事故会给企业和人民群众带来极为严重的危 害,而且对事故的处理也需要花费大量人力、物力、财力才能 处理好,导致企业经济效益、社会效益受到损害。因此，必须充 分重视煤矿瓦斯治理工作,做好煤矿瓦斯预防工作,确保煤矿 行业的可持续发展。在煤矿生产过程中始终坚持煤矿安全生 产技术为准则，强化煤矿瓦斯治理与控制工作力度，减少或避 【基金项目】国家重点研发计划顶目2018YFC0808305;天地科技 股份有限公司科技创新创业资金专顶顶目2018-TD-QN059 【作者简介】谈国文1983,男，安徽桐城人，副研究员，从事煤矿 灾害预鳖理论、技术及装备研究。 126 免煤矿瓦斯事故。 2 “先抽后采”概述 2.1 “先抽后采”的提出 2002年8月，国家安监局、煤监局根据我国煤矿安全生产 情况，提出“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字方针,致 力建设防范瓦斯事故的长效机制。“先抽后采”为煤矿瓦斯防治 工作提供相应指导,对我国煤矿瓦斯治理预防工作促进作用巨 大。十二字方针是治理煤矿瓦斯的根本政策及关键举动，充分 体现我国煤矿瓦斯治理以安全生产为根本的工作宗旨“。 2. 2 “先抽后采”的作用 煤矿生产系统多位于地下环境，水文、地质因素非常复 杂，对煤矿生产安全的影响非常大。而瓦斯是煤矿当中的重要 隐患问题,“先抽后采”理论在煤矿瓦斯治理工作中能够确保 采用更为科学、合理的方法开展工作，保证煤矿瓦斯治理妥当 及人员、财产安全，提升煤矿日常工作效率,对整个企业的工 作都具有良好、积极的影响,并减少了对矿山及其周边环境的 破坏。 3煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实践方法及具 体作用 煤矿瓦斯除了威胁煤矿生产安全,其本身也是一种能源。 对煤矿瓦斯进行抽采不仅能降彳氐煤矿生产安全风险及事故隐 患出现的概率,还能通过进行瓦斯抽采将其进行有效禾用。当 前,我国高瓦斯矿井在整改煤炭行业当中的占比较高，且大部 分属于井下开采方式，开采深度较大，随着煤层深度的不断增 加，瓦斯压力、含量也在快速提升，而渗透性会变得越来越差。 加之矿体经多次地壳运动,会在煤矿底层出现褶皱、隆起等破 坏煤层结构的问题,煤层当中会出现松软等问题，严重阻碍煤 矿瓦斯抽采工作的开展,在进行开采前要面临瓦斯集中喷放、 无法控制的问题，增力口了瓦斯爆炸事故的发生概率。而通过煤 矿瓦斯治理“先抽后采的实践方法对其进行治理，改善煤矿 生产环境，具体分析如下。 3.1煤矿瓦斯抽采工作现状 3.1.1抽采难度系数高 煤炭是特殊物质经过长久的时间在特殊环境下才形成的 物质,经过多年开采，后续的开采难度越来越大，连带导致煤 矿瓦斯抽采工作难度系统越来越高。我国多数矿井都是井下 开采,瓦斯含量较高，煤层透气性较差,严重影响开采前的瓦 斯抽放效果，传统的抽采方式无法有效满足瓦斯抽采工作要 求,且无法跟上开采工作的推进叭 3.1.2抽采危险性高 煤矿瓦斯的危险性是众所周知的，容易出现泄漏问题，而 且井下开采空间相对狭小，很容易出现瓦斯短时间聚集导致 浓度上升的情况，严重时会威胁井下工作人员、设备的安全。 经过抽采的瓦斯更易燃，井下出现点火源的可控性相对较差, 极端情况下就会导致瓦斯爆炸问题的出现。而且，煤炭开采过 程中，所承载的各种压力较大，瓦斯受压涌出，结合其他多种 物质，其危险系数会成倍增长。 能源工程设计 Energy Engineering Design 3. 2煤矿瓦斯抽采的具体方法 3.2.1存在保护层的煤层瓦斯抽采 存在保护层的煤层岩体会存在垮落带、弯曲带、断裂带， 煤层下表面会出现底鼓裂缝带、变形带等情况,在进行煤炭开 采前需要先将该部分的保护层清理干净，并在弯曲带、断裂带 上设置相应的被保护层。一般情况下，被保护煤层岩体会出现 垂直、斜交的裂缝，即可通过垂直、斜交2种方式将瓦斯引导 至平行层，实现瓦斯的抽采。对于保护层断裂带的煤矿瓦斯抽 采主要采用高水平钻孔法、地面钻孔法、底板跨层钻孔法、掘 进高抽放法、高风险钻孔法等方式。对于具有弯曲保护层的煤 矿瓦斯抽采主要采用底板跨层钻孔法、地面钻孔法、顶板跨层 钻孔法等方式⑷。 3.2.2井下煤层瓦斯抽采 井下煤层常用预抽瓦斯钻孔法,通过卸压预抽、原始预抽 的方法对区域煤层瓦斯进行治理。这种方法具有进程快、钻孔 进尺短、抽放效果好的优势。具体实施过程的操作如下煤矿 巷道两侧以5m间隔各钻2个长孔，在巷道与钻孔之间掘进 10m后采取相应措施保证孔钻轨道不脱离巷道掘进方向,且 不进入巷道掘进空间。若钻孔、掘进过程中遇到瓦斯危险煤 层,应在巷道掘进面设置防突钻孔,以降低瓦斯浓度。防突钻 孔的深度一般为1530c m,直径为1d m,相邻防突钻孔间隔保 持lm左右。随机瓦斯抽放也是煤矿常用的瓦斯抽放方法，具 有处理和收集范围广的优点。 3.2.3地面钻井煤矿瓦斯抽采 地面钻井煤矿的瓦斯抽采主要涉及3个阶段完井阶段、 排水采气阶段、煤层透气性改造阶段。完井阶段主要是检测固 井质量，安装基岩段套管、电测井、固定表土段钻井机等多种 设备。排水采气阶段主要更换井口设施、降低液面高度等内 容。煤层透气性改造阶段主要有射孔、压裂。力U之各地矿井水 文、地质、施工环境等都存在差异，地面钻井煤矿瓦斯抽采的 适应性会受到限制。 3. 3煤矿瓦斯治理“先抽后采”的具体作用 3.3.1提升瓦斯抽采及生产效率 煤矿瓦斯灾害会给企业生产经营造成非常大的压力和障 碍，通过“先抽后采”对樹 砌进行就始理,能够大坤降 矿瓦斯灾害事故的发生，为煤矿安全生产工作提供良好保障。 CF转第133页） 127 信息在各部门间的高效联动，以便给指挥人员提供工作支持， 确保其能够掌握一手信息,依据实际情况提出处置方法，并针 对现场资源进行合理的搭配，实现信息高度共享、安全可靠、 指挥协同联动的综合平台。 3. 3高速公路现场处置平台 以移动设备为基础工具，针对现场处置平台做到全方位 的采集、检测、处置，将产生的结果反馈至移动终端设备，此平 台不仅是日常移动巡检的重要依据，还能有效协助监督人员 实现对突发事件的处理。同时，可以将现场处置平台作为工作 人员进行现场处置的支撑设备，从而促进监管效率和质量的 提升。 1 应急处置App帮助高速公路应急处置人员通过移动 终端设备进行突发事件处置的客户端软件，以便指挥人员 在远距离的条件下及时掌握现场情况，明确应急处置的工 作进展。 2 安全检查App主要的服务对象是参与隐患排查和安 全检査的工作人员，是一种移动的终端应用，能有效促进曰常 检查工作实用性和便捷性的有效提升,并且可以借助4G等移 动通信网络将现场检查及时、准确地传输到安全隐患监管子 Ct接第127页 而且,企业一旦不受瓦斯灾害的威胁，整个安全生产形 势会得到扭转，整体安全系统就会上升，相应的日常生产 经营活动效率也会提升上来，煤炭产量、质量也会得到较 大改观。 3.3.2达到节能减排的目标 煤层瓦斯的主要成分为甲烷，若能进行收集、利用，可以 用于各类能源系统作为燃料，以有效缓解各地资源压力。而 且,利用煤层瓦斯代替煤炭自身,能够充分改善传统煤炭燃烧 过程中对大气环境的恶劣影响,实现节能减排的相关目标，并 改善当地生态环境⑷。 3.3.3帮助企业调整产业结构 在煤矿开采过程中利用“先抽后采”的方式治理煤矿瓦 斯,可以有效降低煤层开采成本，为企业带来更高的经济效益 和社会效益。而且，利用“先抽后采”的方式需要设置相应的瓦 斯抽采系统、设备、人员，以充分带动当地经济、社会发展，为 自身及相关产业发展奠定良好基础，帮助企业进行产业结构 调整、优化，促进煤炭与其他行业可持续发展。 ___________箸龍与借息化 Inielligenlilize and Inaiuation 平台中,实现所有信息的内部及时共享。 4结语 “智能高速”集多平台于一体,是复杂度较高的系统工程， 除了交通基础设施、感知载运工具实时运行状态的体系,还包 括具有可信与可控功能的信息安全与网络安全保障体系、适 应信息彳匕和智能化发展要求的技术支撑体系等。本文从我国 高速公路的发展现状入手,针对“智能高速”应急指埒平台的 建设和智能化提出了建设思路与建议，希望能为相关平台的 建设提供一定的借鉴和参考。d b 【参考文献】 【1】刘明生，吴烈阳.基于B/S结构的高速公路应急指挥系统设计[J].中 国交通信息彳匕2015582-83. ⑵林勇，陈新元.高速公路应急指挥平台智能化建设研究[J]福建工程 学院学报,2017,156582-585. [3】陈睿,韩春梅，朱健，等.高速公路应急救援指挥软件系统的设计[J]. 交通与计算机,2001526-29. 【4】刘永淋鹰，蒋山，等.基于物联网的高速公路运行管理系统设计【J]. 微电子学与计算机,20151165-168. 【收稿日期12020-04-21 4结语 自2002年提出“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二 字方针，我国煤炭产量逐年攀升,矿井瓦斯抽采率大大增加, 煤矿生产过程中采用“先抽后采”的方式对煤矿瓦斯进行治 理,“先抽后采”的治理方式为我国煤矿瓦斯治理及煤矿安全 生产保障发挥了非常重要的作用。因此，在具体工作推行过程 中，必须结合国家相关标准、规范实现煤与瓦斯突出矿井的安 全高效开采,降低瓦斯灾害问题,确保矿山生产安全,提升煤 炭生产效率。d V 【参考文献】 【1】刘红向.煤矿瓦斯治理中的“先抽后采”实践作用分析卩]福建质量 管理,201512216-217. [2】李树民.超前防范综合治理保障高瓦斯矿井安全发展[J].中国煤炭 工业,2013448-49. 【3】张邦安.先抽后采以用促抽开创煤矿瓦斯治理利用新局面[J].中国 产业,2010816-17. 【4】张海祥.“先抽后采”瓦斯治理技术在南L1J煤矿的应用[J].煤炭技术, 2009,28⑸94-96. 【收稿日期12020-04-13 133