煤矿区煤层气地面井抽采技术适用性评价

王旭

摘 要：煤矿资源组为现如今我国主要使用的供能资源，并且由于其自身不可再生的特性，如何提高其利用率，得到更高的经济效益也就成了一个很大的问题。这就促使人们将目光转移到了煤矿区的煤层气抽取使用之上。但由于煤层气本身的特质，对于地面井抽采技术有着很高的技术要求。煤层气，俗称“瓦斯”，是一种煤矿的伴生矿产资源，由于其燃烧产生的热值为通用煤的2—5倍，并且其燃烧之后几乎不产生任何废气，是一种近年来备受国际瞩目的新型能源资源[1]。但由于其在开采过程中极易与空气混合产生爆炸，导致其对开采技术的要求近乎苛刻。下面笔者将就煤矿区煤层气地面井抽采技术谈谈自己的看法。

关键词：煤层气；抽取技术；适用性

引言

煤层气，一种近年来在国际上备受瞩目的能源资源，其主要成分为依附于煤颗粒表面的烃类物质，以甲烷为主，俗称为“瓦斯”，由于其较高的燃烧热值和燃烧产物清洁的特点，成为了能源市场的新贵。在日常使用当中，可以与天然气混合输出，达到更高的热值，是一种优秀的工业、火力发电和生活燃料。但是，当空气中煤层气浓度达到5%以上时，极易发生爆炸，这就是近年来煤矿产业中瓦斯爆炸事故频发的原因，并且如果瓦斯泄漏到大气当中，其造成的温室效应影响大概是同体积二氧化碳的二十多倍。所以说，对于煤矿区煤层气地面井抽采技术有着极高的要求[2]。

1 现如今煤矿区煤层气地面井抽采技术存在的问题

作为一种应用前景十分广阔的清洁高效能源来讲，煤层气资源在我国现如今的开采利用还是处于一个发展的阶段，其中面临的一个主要问题就是有关煤层气的地面抽采技术的适用性。下面笔者将就此详细论述。

1.1煤矿资源分布问题

众所周知，我国土地总面积为959.69万平方公里，位居世界第四，同时，我国地形地貌分布复杂，高原、丘陵密布，这就造成了一个问题，那就是煤矿资源分布十分零散，给开采带来了很大的麻烦。譬如有的煤矿深藏于山中，有的则位于盆地里，这两者由于矿产资源所分布的海拔不同，其对于开采设备和开采技术的要求可能截然不同，也就意味着在深山当中所使用的煤矿开采技术则不能完全应用于盆地里，需要另行进行设备配置和技术开发。同样的道理，由于我国不同地域之间截然不同的地形地貌，使得煤矿资源在具体开采过程当中对于各方面的要求可能不尽相同，这是造成煤矿区煤层气地面井抽采技术具有独立性的主要原因。

1.2煤矿区中煤层气资源分布问题

在煤矿具体开采过程当中，由于煤矿自身的资源储量问题，使得其在开采过程当中，对于抽采煤层气的地面井的规模及其技术含量的要求都是不尽相同的。首先，要对煤矿区资源储量做出一个大致估计，以确认煤矿去中是否含有煤层气及煤层气的大致储量，并据此来推断是否有开采价值及具体开采设备规模。其次，通过勘测设备对煤矿区进行勘测，以确认地面井的适用范围。这一点主要取决于两个方面。煤层气的资源开发范围和储量，其中开发范围包括煤层气的储藏面积和深度，需要注意的是煤层气的大致储量并不完全由其储藏范围决定，其在空气当中的浓度占比同样是很重要的一个标准[3]。

1.3煤矿区的地理因素影响

在建立地面井对煤矿区煤层气资源进行抽采时，要考虑到煤矿储藏地自身的地理因素影响。这种地理因素影响主要有以下几个方面：第一个因素就是煤矿储藏地土壤层次分布对于开采的影响，在对煤矿资源开采之前，首先需要对煤矿区的土壤层次分布做出勘测，以确定其是否具有开采价值和开采风险。因为在煤矿区当中，煤矿层与土壤岩层处于一个三维应力状态，在如果在未勘测土壤层次分布的情况之下贸然进行钻孔作业，其形成的钻孔很容易将这种应力状态打破，造成钻井崩塌等后果。举一个很简单的例子，在一片沼泽地之下发现了煤矿资源，如果贸然打孔进行开采，很容易使得泥浆侵入井筒，带来破坏效果。第二个因素则是开采区域土壤的化学性质影响。由于在煤矿开采过程当中，水与煤矿的巨大比表面积差距，使得煤体具有极强的吸附水的能力，而在煤岩大量吸水以后，会导致体积剧烈膨胀、结构极其松散，使得钻井井壁稳定性受到巨大影响，给钻井的构建带来了很大的问题。

2 关于煤矿区煤层气地面井抽采技术特异性的应对方法

2.1建立统一化的开采规范标准

由于我国煤矿资源分布的多样性，在进行开采之前，应该首先建立起一套统一化的开采规范标准，并以此作为依据进行资源开采。将各类煤矿区的资源分布特点以及开采设备和方式进行汇总，以此建立起一个数据库，在往后的煤矿开采作业时，可以将待开采煤矿与数据库当中的例子进行比对，以此来确定最佳的开采方案，减少资源浪费。

2.2开采设备模块化

在煤矿资源开采过程当中，一个很重要的问题就是开采设备多样，很多设备的功能用处都很相似，在进行使用时，会造成很大的资源浪费。针对这种情况，可以将功能近似的设备进行组合，使其成为一个模块组投入使用，不仅大幅减少设备的选用时间，而且有利于开采设备的组装和转运，是一种降低开采技术特异性的十分有效的方法。

3 结语

煤矿区煤层气作为一种高效且无污染的新型能源，它的应用前景是十分广阔的，然而在其应用过程当中所需要解决的问题也是很多的，其中一个较为突出的问题就是其对地面井抽取开采的技术要求是很高的。由于煤层气的自身特性，导致其在开采过程当中极易发生泄露或者爆炸等事故，同时由于其主要成分为有毒的烃类物质，使得开采过程当中工人自身的危险系数大大提升。在解决开采过程当中的一系列技术问题以后，有一个更严重的问题摆在面前，就是其开采技术的独立性，所以说，要解决煤层气地面井抽采技术的普适性问题是十分有必要的，能够有效降低开采成本，提高经济效益，使得该能源的使用更加普及[4]。

参考文献

[1] 侯金玲.煤礦区煤层气地面井抽采技术适用性评价[J].矿业安全与环保，2017，44（2）：102-106.

[2] 李丹.煤矿区煤层气地面钻井抽采方式及关键技术[J].煤炭工程，2017，49（6）：114-116.

[3] 胡千庭，孙海涛，杜子健.煤矿区煤层气地面井开发工程实践及利用前景[J].煤炭科学技术，2015，43（9）：59-64.

[4] 孙四清.煤矿区煤层气抽采效果检测指标及评价[J].煤矿安全，2017，48（5）：173-176.