优化瓦斯地面抽放系统提高综合利用

李剑锋

摘 要：近年国内一些高瓦斯矿井、瓦斯突出矿井相对集中区，通过建设瓦斯地面抽放系统、强力推行先抽瓦斯后采煤等综合措施，在瓦斯灾害治理方面取得很大的成效，在瓦斯的综合利用方面也涌现很多突出的应用实例。

关键词：瓦斯;地面抽放系统;优化;瓦斯利用

瓦斯这种伴生在煤层中的煤层气，可燃性极高。一旦矿井中瓦斯浓度超限，导致的燃烧、爆炸，引发事故，造成人员伤亡，财产损失，后果严重。为减少事故、提升煤矿安全水平，就要对煤矿瓦斯进行综合治理，鼓励高瓦斯矿井、瓦斯突出矿井建立地面瓦斯抽放系统，实行“先抽后采”是一项有效的治理措施，所采出瓦斯作为燃料或发电，在汽车、化工工业，民用等领域，都有很好利用价值。

1 优化的原因

瓦斯直接排放到空气中会对大气产生极强破坏性，其产生的温室效应是CO2的21倍，对臭氧层的破坏力是CO2的7倍。尽管如此，目前还没有相关制约机制，一方面企业应不断优化和完善瓦斯的采收技术，竭尽所能达到零排放的目的;另一方面环保部门应对煤矿瓦斯排放进行监测，并作为考核煤矿企业减排指标的重要指标来严格执行，以此约束瓦斯直接排放行为，促进瓦斯综合利用，是十分必要的。瓦斯地面抽采的意义，主要在于两个方面，一是可以降低未开采区域瓦斯浓度水平，为今后矿井开采在瓦斯抽采和防治方面降低投入成本、提升安全水平;二是可以获取高浓度瓦斯资源，不仅可以用于多种途径实现清洁能源利用，又可避免因开采过程中空气进入稀释瓦斯浓度，而导致瓦斯资源无法利用，点天灯，排空等造成资源浪费或者环境破坏等。

2 优化瓦斯地面抽采的方法

目前许多公司采用的瓦斯地面抽采项目，是在高瓦斯矿井井田范围直接垂直钻孔，解析和抽采高浓度瓦斯，但具体的瓦斯抽采或者释放量，主要取决于瓦斯的储量和煤层的透气性，对于低透气性煤层，单井瓦斯获取量与前期预期存在较大差别，为解决此问题除采取特殊析出方法、增加煤层透气性外，也可以采用缩短井间距的方法提升瓦斯总量，工程造价却会大幅提升。引进瓦斯抽放新装备，淘汰旧有的瓦斯抽放泵，升级新型抽采真空泵，使用新型定向钻机。采用浅孔插入式封孔器，是目前较常用的地面抽采设备。高瓦斯矿井全部建成瓦斯赋存参数测定实验室，在掘前、掘进中、采前对煤层瓦斯赋存参数进行测定，为瓦斯精准抽采和抽采达标评判提供依据。应用光纤工业以太环网技术，提高系统运行稳定性。通过安全监控、抽采监控、束管监测、光纤测温等系统多网融合，实现瓦斯治理系统现代化、信息化和管控一体化。立体多源瓦斯综合抽采技术广泛使用，形成全方位、全过程、常态化安全监管体系。

另一种解决问题的方式，即改变钻井方式，按一定角度倾斜进入煤层后钻探方向进行改变，沿煤层继续钻探，既可保证煤层瓦斯的抽采和析出路径，又可保证顶板及其他岩石结构的完整性和稳定性，目前生产和制造此类钻机的厂商较少，世界范围内两家生产商可制造此类钻机，价格昂贵，对于钻井方式的选择或者钻机的选择，应充分结合后期支护成本投入的计算结果比较和分析。

群井瓦斯地面抽采，无疑将提升瓦斯的日出气量，对于降低未采区瓦斯浓度水平和提升瓦斯抽采量具有重要的意义，但对整体煤层顶板结构和煤层间岩石结构容易造成破坏，严重程度取决于岩石结构以及群井密度，对于煤炭资源后续开采过程中的支护要求更高，具有一定的安全问题，一方面应该重视和分析，是否仍存在对于顶板结构破坏带来的其他衍生问题，另一方面需详细计算，对于后期的支护及其他安全投入成本将造成多大影响。

以瓦斯治理为重点，大力推进技术创新，在地面垂直钻井瓦斯抽采技术、瓦斯抽采与利用关键参数研究、高位钻孔“以孔代巷”瓦斯抽采技术、综放工作面覆岩卸压瓦斯富集区域识别和高效抽采技术研究等多项瓦斯治理研究工作，为瓦斯治理技术创新和精准抽采，积极引进瓦斯治理先进技术及成熟经验，对矿井抽采利用瓦斯、施工钻孔、主要回风巷道改造大修等瓦斯综合治理工程，提高区域预抽钻孔、大直径钻孔预抽、顶板高位钻孔施工和采前预抽瓦斯标准，引导和鼓励矿井超前治理，以实现安全、瓦斯、防火、防治水“四零”目标，做好严防安全工作。

3 提高瓦斯抽采利用，开展卓有成效的探索

瓦斯作燃料优点很多，瓦斯燃烧发热量高，废气排放少，清洁又经济，充分利用好瓦斯使其变害为宝，1m3瓦斯的热值相当于1.22kg标准煤，可发3.5kW时左右的电用瓦斯可替代汽油当汽车燃料，1m3瓦斯相当于1公升优质汽油，是常规天然气最现实可靠的补充或替代能源。瓦斯发电装机容量超过100万kW。为此，国家为积极推动瓦斯综合利用，政府從财政、上网电价等多方面给予扶植，也有相关政策引导和激励，国务院于2006年下发专门文件，并配套出台多项政策鼓励、扶持瓦斯开发利用。尽管如此，仍存在一些小煤矿觉得手续繁琐，为图省事选择将瓦斯直接排放了事的现象，既污染环境又浪费了资源。我们应多借鉴在瓦斯利用方面做得好的成功案例，例如陕煤集团铜川矿业就是“以抽定产、以风定产、装备升级、技术突破、工程先行、管理创新、持续改进”的总体思路，更新理念，加大安全投入，积极实施“抽、掘、采”平衡调整和超前区域预抽，促进瓦斯治理形势持续稳定向好发展。

4 结语

先进理念引领超前决策是关键，瓦斯不治，矿无宁日，瓦斯事故是可以预防和避免的。从根本上转变瓦斯治理观念，完善地面抽采系统，将作业区瓦斯控制在常量以下，将“杜绝瓦斯超限”作为瓦斯管理的最根本要求，将“瓦斯精准抽采”的瓦斯治理战略，实现瓦斯治理由“被动治理”向“主动超前治理”转变。