低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)應用研究

　在當前的礦區(qū)當中，煤層缺乏較高的透氣性將會大大增加抽采煤層瓦斯的難度，不僅直接影響礦區(qū)煤層開采工作的順利進行，同時還會大大增加礦井生產(chǎn)的危險性。因此有必要通過對低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)進行靈活運用，從而有效保障礦區(qū)內(nèi)礦井生產(chǎn)的安全性和高效性。本研究將為相關(guān)研究人員提供必要參考理論的同時，也為實際抽采低透氣性突出煤層瓦斯給予相應指導幫助。
　　1 礦區(qū)煤層概況
　　本文在研究低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)的過程中，以某礦區(qū)煤層開采工程為例。該礦區(qū)總面積超過2000km2，礦區(qū)內(nèi)擁有眾多豐富的煤炭資源。根據(jù)相關(guān)資料可知，整個礦區(qū)共有6個典型煤層，其瓦斯總儲量近2000mm3，但由于礦區(qū)煤層層數(shù)眾多，煤層厚度相對較小，加之地質(zhì)構(gòu)造復雜性較大，因此使得煤層缺乏較高的透氣性。雖然礦區(qū)內(nèi)瓦斯總儲量較大，但其中可抽瓦斯量不足800mm3，為有效增大煤層透氣性，使得瓦斯抽采量與抽采效率均可以得到有效提升，需要將低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)靈活運用其中。
　　2 低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術(shù)的實際應用
　　2.1 井下抽采技術(shù)
　　2.1.1 卸壓瓦斯抽采
　　在低透氣性煤層井下瓦斯抽采中，通過利用卸壓瓦斯抽采技術(shù)，在完成開采與預抽采目標煤層相領(lǐng)近的煤層之后，預抽采目標煤層將會在采動影響下產(chǎn)生卸壓作用，此時工作人員即可直接抽采目標煤層瓦斯。例如在該礦區(qū)中的某煤層當中，煤層與上部煤層之間的距離在25m左右，當上部煤層開采時，其回采工作面切眼會在本煤層投影位置前后不超過25m的范圍內(nèi)的煤層，出現(xiàn)大范圍卸壓的情況，此時本煤層當中將會產(chǎn)生大量預抽鉆孔的抽采瓦斯純量[1]。這也意味著上部煤層的開采使得本煤層透氣性得到一定增強，有利于抽采目標煤層的瓦斯。
　　2.1.2 密集鉆孔抽采
　　在實際進行低透氣性突出煤層井下瓦斯抽采的過程中，密集鉆孔抽采技術(shù)也是其常用瓦斯抽采技術(shù)之一。例如在該礦區(qū)中，由于許多煤層的厚度均超過2m，因此通過使用密集鉆孔抽采技術(shù)，盡可能將鉆孔間距縮小，可使得瓦斯抽采率得到相應增加。工作人員在結(jié)合煤層實際情況，并嚴格按照國家相關(guān)標準要求進行規(guī)范操作下，將鉆孔直徑進行適當加大，同時相應縮小鉆孔間距，即可有效降低抽采負壓，達到優(yōu)化瓦斯抽采成效的目的。隨著抽放時間的不斷增長，當瓦斯流動狀態(tài)已經(jīng)基本穩(wěn)定時，煤層厚度越大，鉆孔總瓦斯流量也會隨之不斷增加。此時伴隨著煤層瓦斯壓力的持續(xù)加大，煤層透氣性同樣會得到明顯增強。
　　2.2 地面抽采技術(shù)
　　2.2.1 地面壓裂井抽采
　　由于近些年該礦區(qū)煤層開采深度持續(xù)增加，并且在大量運用各種機械化設(shè)備進行開采作業(yè)中，使得礦區(qū)內(nèi)礦井瓦斯涌出量越來越大，以往使用的抽采瓦斯技術(shù)與現(xiàn)階段礦區(qū)治理礦井瓦斯的實際需要已明顯不符。因此在地面鉆井階段，該礦區(qū)嘗試選用低透氣性突出煤層地面瓦斯抽采技術(shù)。首先需要進行地面壓裂鉆井抽采，預抽原始煤層使得煤層瓦斯含量可以得到相應降低。在該礦區(qū)中，選擇在尚未進行采動的煤層中運用地面壓裂井抽采技術(shù)，即借助包括在礦區(qū)內(nèi)規(guī)范設(shè)置壓裂井等方式適當增加煤層透氣性，隨后提前預抽原始煤層。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在使用該項抽采技術(shù)后，該礦區(qū)平均每天可抽采大約1000m3的瓦斯，在地面壓裂井抽采技術(shù)的作用下，使得煤層瓦斯得以提前釋放，并且使得煤層的透氣性得到明顯增加。
　　2.2.2 地面采動區(qū)鉆井抽采
　　而在完成地面壓裂鉆井抽采工作后，需要進行礦區(qū)地面采動區(qū)抽采，簡單來說即通過對礦區(qū)內(nèi)底部具有較高透氣性的煤層進行大力開采，直至上覆巖石掉落后形成諸多明顯裂隙即可。此時大量裂隙可使得上部煤層的透氣性得到相應增強，進而有助于提高井下鉆孔瓦斯抽采量與抽采效率。以該礦區(qū)為例，施工人員通過切實結(jié)合礦區(qū)具體情況，在以國家相關(guān)技術(shù)規(guī)程要求為指導下，從地面向煤層進行鉆井施工，鉆井直徑在300mm到500mm之間。其底部同煤層之間的距離控制在10m到15m，在實際開采煤層時一旦頂板垮落，工作人員便可以直接從頂板裂隙中進行瓦斯抽采。運用低透氣性突出煤層地面抽采技術(shù)，可以地面鉆井施工與井下生產(chǎn)同步進行，受采動保護層的作用影響，上覆煤層滲透性將會得到明顯增強，此時借助地面鉆孔抽采技術(shù)，在采動影響下將會釋放出瓦斯。而與以往的瓦斯抽采技術(shù)相比，運用該項新技術(shù)可以在按計劃預抽原始煤層壓裂的同時，持續(xù)采動卸壓抽采，最大程度避免礦區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出量迅速增加，進而影響整體井下瓦斯治理成效。