李銘輝

摘 要：我國擁有十分豐富的煤炭儲量，但是由于社會對煤炭資源需求量的不斷增加以及我國煤炭資源開采速度較快，從而導(dǎo)致我國在進(jìn)行深部煤炭開采過程中面臨著非常嚴(yán)重的瓦斯問題，目前，我國已經(jīng)成為了世界上瓦斯災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，而要想進(jìn)一步提升深部煤開采的安全性，就必須要提升深部煤層與瓦斯的共同開采力度。本文主要針對深部煤與瓦斯共采戰(zhàn)略進(jìn)行了深入分析，進(jìn)一步明確了我國目前深部煤層與瓦斯共采在長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略。

關(guān)鍵詞：深部煤;瓦斯;共采戰(zhàn)略;科學(xué)發(fā)展

煤炭資源長期以來一直都是我國主要的能源供應(yīng)形式，在所有的一次性能源中煤炭資源占有的比例超過了75%。但是由于我國煤炭開采速度以及開采深度的不斷增加，到目前煤炭礦井開采深度已經(jīng)達(dá)到了1000m左右，甚至在一些區(qū)域煤炭開采程度已經(jīng)達(dá)到了1500m。深部煤層開采過程中會面臨非常嚴(yán)重的瓦斯災(zāi)害問題，而目前我國煤層中馬斯總量超過了38.98萬億m3，而這僅僅是淺層瓦斯資源含量，而因為多數(shù)的煤礦礦井下煤層透氣性相對較低，因此瓦斯開采難度非常大，得整個礦山的安全開采造成嚴(yán)重威脅。因此針對深部煤層與瓦斯共采戰(zhàn)略進(jìn)行深入分析具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 我國煤礦煤與瓦斯共采現(xiàn)狀

1.1 巷道法煤與瓦斯共采

巷道法主要指的是在充分結(jié)合煤層實際的賦存狀況以及現(xiàn)有的開采技術(shù)條件后，在在礦井下合理的布置一個專門用來進(jìn)行瓦斯抽采的巷道，然后再巷道內(nèi)部通過合理布置鉆孔來實現(xiàn)煤層瓦斯的抽采。在針對含量較高透氣性較差的煤層進(jìn)行開采的過程中巷道法煤與瓦斯共采技術(shù)能夠有效提升開采的安全性和效率，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)首采層工作面回采過程中瓦斯涌出現(xiàn)象的有效控制，而且還能夠進(jìn)一步提升首采層工作面回采的安全性，與此同時還能夠最大程度降低卸壓層內(nèi)部瓦斯的含量以及壓力，通過該技術(shù)的實施，能夠有效的將高瓦斯突出危險煤層有效轉(zhuǎn)化為低瓦斯無突出危險煤層，在此基礎(chǔ)上就能夠?qū)崿F(xiàn)卸壓層煤和瓦斯安全、高效的開采。下圖1所示為順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯示意圖。

1.2 留巷鉆孔法無煤柱煤與瓦斯共采

在充分綜合高瓦斯含量、高地層應(yīng)力、高地層溫度、低透氣性煤層群開采過程中相關(guān)技術(shù)難題后，最終提出了無煤柱沿空留巷，其主要是在煤層采空區(qū)邊緣位置保留原有的回采巷道，這樣就能夠在礦井中形成外型的通風(fēng)系統(tǒng)，這樣就能夠有效消除礦井中上隅角經(jīng)常出現(xiàn)的瓦斯激流現(xiàn)象，有效降低整個回采系統(tǒng)中瓦斯災(zāi)害問題;首先針對相鄰的兩個區(qū)段進(jìn)行連續(xù)煤層開采的過程中，這樣就能夠在礦井下地層中形成大范圍的連續(xù)卸壓區(qū)域，這樣就能夠有效提升煤層的透氣性;然后針對原有的專用瓦斯抽采巖巷合理的使用留巷進(jìn)行替代，然后在留巷內(nèi)部合理的布置鉆孔抽采卸壓區(qū)，并合理利用采空區(qū)來進(jìn)行瓦斯卸壓，在此基礎(chǔ)上就能夠?qū)崿F(xiàn)煤與卸壓瓦斯的同步開采推進(jìn)，通過該方法的應(yīng)用，很好的解決了傳統(tǒng)開采模式下高瓦斯含量、高地層應(yīng)力、高地層溫度煤炭群深部開采過程中所面臨的瓦斯治理、巷道支護(hù)等多種安全性問題，不僅實現(xiàn)了對礦井中瓦斯的合理治理，與此同時也實現(xiàn)了煤炭資源與瓦斯資源的安全開采，而且還能有效降低煤炭開采成本，實現(xiàn)了對資源的有效節(jié)約，進(jìn)一步提升了煤炭的采出率，實現(xiàn)了對瓦斯排放的有效控制，為煤炭企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

2 深部煤層煤與瓦斯共采面臨問題分析

2.1 深部開采存在巨大災(zāi)害威脅，煤與瓦斯共采矛盾突出

隨著目前煤炭礦井開采深度的不斷增加，煤層中瓦斯壓力、瓦斯含量、地層應(yīng)力、瓦斯涌出等各種問題不斷增加。首先，隨著煤炭開采的不斷進(jìn)行深部高瓦斯含量煤層逐漸轉(zhuǎn)化為了突出煤層，在煤炭開采過程中，瓦斯事故發(fā)生的頻率較高，而與淺層瓦斯主導(dǎo)性突出災(zāi)害相比較，深部礦井中應(yīng)力主導(dǎo)非常突出，各種復(fù)合型動力災(zāi)害突出強度不增加，而且誘發(fā)瓦斯災(zāi)害因素更加復(fù)雜，各種災(zāi)害在礦井下通過耦合作用互相起到強化作用，從而使得深部煤礦開采過程中面臨的安全威脅進(jìn)一步增加。其次，由于深部煤層中瓦斯含量以及壓力都非常高，而深部煤層透氣性相對比較差，導(dǎo)致實際進(jìn)行瓦斯抽采的過程中難度進(jìn)一步增加，煤與瓦斯共采矛盾非常突出。

2.2 深部煤層瓦斯抽采流動的基礎(chǔ)理論薄弱

通常情況下非均質(zhì)性的煤炭巖層以及馬斯含量較高的煤層具有非常明顯的非達(dá)西流特性，而目前所有針對煤層瓦斯抽采開展的研究僅僅局限在了數(shù)學(xué)分析方面，并沒有針對這種情況開展大量的實驗以及工程試驗研究，與此同時，針對瓦斯富集以及流動理論等對煤層以及開采影響空間相關(guān)方面的研究并沒有取得實質(zhì)性進(jìn)展，導(dǎo)致在實際進(jìn)行預(yù)測煤層瓦斯涌出量、抽采產(chǎn)能的時候通常情況依靠的都是經(jīng)驗數(shù)據(jù)支撐，而這種方法的實際應(yīng)用效果并不明顯。

3 深部煤層煤與瓦斯共采發(fā)展對策

3.1 強化理論研究，突破理論研究瓶頸

3.1.1 強化深部高瓦斯低透氣性煤層改性增透機理研究

必須要針對深部高低層應(yīng)力、高瓦斯壓力、松軟煤層環(huán)境下受到多相多場耦合作用的煤巖水力沖孔、水力壓力等各種特殊物理場具體響應(yīng)以及深孔爆破相關(guān)改性增透機理以及相關(guān)深部煤層參透規(guī)律進(jìn)行不斷研究，并針對低滲透性松軟煤層水平井分段壓裂技術(shù)、TRD增產(chǎn)改造等相關(guān)的增透抽采技術(shù)基本運行原理進(jìn)行不斷摸索，這樣才能夠為開采條件、地質(zhì)條件具有差異性的煤層進(jìn)一步改善透氣性，有效提升瓦斯抽采效率提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐和有效指導(dǎo)。

3.1.2 深部煤層瓦斯抽采流動及高效抽采基礎(chǔ)研究

必須要針對瓦斯含量高、非均質(zhì)性強的煤巖層瓦斯抽采流動基礎(chǔ)理論進(jìn)行深入研究，并針對井下煤層以及采掘空間內(nèi)部瓦斯富集、瓦斯流動特征以及不同抽采條件下礦井中瓦斯具體流動規(guī)律進(jìn)行深入分析，并針對多種應(yīng)力場、瓦斯場多場耦合建立起相應(yīng)的煤層瓦斯抽采流場數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，就能夠針對瓦斯涌出量、瓦斯抽采產(chǎn)能等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行精確預(yù)測。

3.2 強化政策支持，鼓勵煤礦瓦斯開發(fā)

3.2.1 健全體制

必須要始終堅持安全、科學(xué)的發(fā)展理念，各級政府部門必須要不斷強化完善相應(yīng)的管理體系，將企業(yè)的主體責(zé)任進(jìn)行明確落實，要充分依靠科學(xué)技術(shù)來實現(xiàn)健康發(fā)展。緊緊圍繞瓦斯安全抽采利用建立起相應(yīng)的煤炭開發(fā)、瓦斯抽采到機制，并進(jìn)一步簡化相關(guān)項目審批程序，實現(xiàn)瓦斯抽采管理長效機制。

3.2.2 完善政策法規(guī)

必須要針對現(xiàn)狀制定出完善的煤礦瓦斯產(chǎn)業(yè)管理機制，緊緊圍繞煤層氣、煤炭礦權(quán)管理但核心內(nèi)容，不斷強化煤層氣開發(fā)企業(yè)與煤炭企業(yè)有效合作，要堅決遵循先采氣、后采煤的基本組織原則，這樣才能進(jìn)一步促進(jìn)煤層氣以及煤炭資源高效開發(fā)。

4 結(jié)束語

隨著煤炭開采速率不斷提升，導(dǎo)致淺層煤炭資源逐漸枯竭，而深部煤炭開采會面臨著嚴(yán)重的瓦斯災(zāi)害威脅，因此必須要針對深部煤層煤與瓦斯共采技術(shù)進(jìn)行深入研究，這樣才能有效提升深部煤層煤與瓦斯共采的安全性，實現(xiàn)能源的有效利用。

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