矿井瓦斯抽放新技术.doc

第三章 矿井瓦斯抽放新技术 第一节 概述 煤矿瓦斯抽放是继煤矿矿井采用机械通风后煤矿防治瓦斯灾害技术又一大的进步。抽放瓦斯是防治瓦斯灾害的治本措施，它不仅可以降低瓦斯涌出量，消除煤与瓦斯突出危险，而且可以变害为利，“变废为宝”，为民所用；同时减少温室效应，有利于环境保护。在我国，工业规模抽放瓦斯是1938年在抚顺矿务局龙凤矿井开始的。1943年龙凤矿在地面建容积为100m3的瓦斯罐，用抽放泵将采空区积存的瓦斯经抽放管路抽至地面作为民用。抽出混合瓦斯量约为10m3/min，瓦斯浓度30-40%。国外工业规模抽放瓦斯是1943年在德国鲁尔区“曼斯费尔德”矿进行的，抽放上邻近层瓦斯，抽放瓦斯量约为5m3/min。 自20世纪50年代开始，煤矿抽放瓦斯在德、英、法、苏、波、日、中等国迅速发展，抽放矿井数和抽放瓦斯量与日俱增。迄今世界上已有17个国家抽放瓦斯，年抽放瓦斯量在5000Mm3以上。根据1986-1987年统计资料，国外煤矿瓦斯抽放概况如表2-3-1-1。由表看出，苏联抽放瓦斯矿井数最多，年抽放瓦斯量最大，达2000Mm3以上。但苏联解体后，独联体各国对煤炭工业进行技术改造，煤产量大幅度下降，抽放瓦斯量急剧减少，1995年抽放瓦斯量为1264Mm3。德、日、捷、法等国由于煤炭工业萎缩，抽放瓦斯量亦呈下降趋势。 我国煤矿瓦斯抽放虽于1938年在抚顺矿务局龙凤矿就开始了，但系统地工业规模连续抽放瓦斯是从1952年在该矿建立正规瓦斯抽放泵站开始的。在二十世纪五十年代末仅有抚顺、阳泉、天府和北票各矿务局的6个矿井抽放瓦斯，年抽放瓦斯量为100Mm3。在六十年代，相继在中梁山、焦作、淮南、松藻、峰峰等矿务局开展了抽放瓦斯工作。迄今已在约150个矿井建立了抽放瓦斯系统，年抽放瓦斯量约为700Mm3。图2-3-1-1示出了我国近50年来抽放矿井和年抽放瓦斯量的变化动态。 图2-3-1-1我国抽放矿井和抽放瓦斯量逐年的变化动态 表2-3-1-1 国外煤矿抽放瓦斯概况 国 别 井工 产量 (Mt/a) 瓦斯涌出总量 (Mm3/a) 抽放井数 (个) 年抽放 瓦斯量 Mm3) 国 别 井工 产量 (Mt/a) 瓦斯涌出总量 (Mm3/a) 抽放井数 (个) 年抽放 瓦斯量 (Mm3) 苏联 420 7500 215 2055 加拿大 12 260 7 47 美国 275 5200 19 560 南非 110 840 12 80 德国 89 2810 32 675 法国 15 510 12 178 英国 91 2650 85 390 罗马尼亚 24 250 2 7 波兰 198 950 19 260 比利时 6.5 200 6 25 捷克斯洛伐克 30 1100 18 330 保加利亚 5.5 100 2 12 澳大 利亚 58 690 12 120 土耳其 10 100 2 6 日本 15 580 11 200 合计 1357 24020 469 4956 匈牙利 18 280 5 11 从瓦斯抽放技术发展来看，我国抽放瓦斯是从本煤层预抽逐步发展到邻近层卸压抽放（边采边抽）及综合抽放的过程。数十年来抚顺、重庆两分院和有关高等院校与现场协作，结合矿井的地质开采条件，试验成功多种抽放瓦斯方法，并确定了合理的抽放瓦斯参数。在低透气性煤层（特别是单一低透气性煤层）抽放瓦斯方面，先后试验了高、中压注水、密集钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、大直径钻孔、穿层网格布孔、顺层交叉布孔和控制卸压爆破（或预裂爆破）及致裂弹等多种提高预抽瓦斯效果的措施。在邻近层抽放瓦斯方面，除用小直径钻孔抽放邻近层卸压瓦斯外，近些年来，试验成功了顶板长钻孔、高抽巷、大直径定向钻孔等抽放邻近层瓦斯的方法。由于综采放顶煤的推广应用，特别是厚及特厚煤层分层综放开采时采空区瓦斯大量增加，开放式采空区抽放瓦斯也应运而生，并成为治理瓦斯的主要措施之一。如阳泉、淮南和抚顺老虎台等一些矿井，综放工作面抽放瓦斯量高达45～103m3/min，工作面瓦斯抽放率高达76～93%。 我国的抽放瓦斯装备是随着煤炭开发强度的增长，抽放瓦斯规模的扩大及科技水平的发展而提升的，由原来非专用的、简单的，逐步发展成为专用的、系列的、具有现代科技水平的抽放瓦斯装备。目前已有几十家专业厂家生产抽放钻机和抽放泵。其中有技术先进的各种型号的全液压钻机（水平长钻孔抽放钻机、软煤强力钻机等）及各种系列的干式和湿式，固定式及移动式抽放泵。抽放系统的监控装置是近几年发展比较快的一项技术，它是由原来人工操作的用光学瓦斯检测仪测瓦斯浓度和读水柱（汞柱）计测抽放负压起步，快速发展至今已采用自动监控瓦斯抽放系统装置。随着现代高新技术的发展，瓦斯抽放监控技术也将向自动化、智能化、网络化方面发