低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術應用研究

　在當前的礦區當中，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，不僅直接影響礦區煤層開采工作的順利進行，同時還會大大增加礦井生產的危險性。因此有必要通過對低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術進行靈活運用，從而有效保障礦區內礦井生產的安全性和高效性。本研究將為相關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 礦區煤層概況
　　本文在研究低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術的過程中，以某礦區煤層開采工程為例。該礦區總面積超過2000km2，礦區內擁有眾多豐富的煤炭資源。根據相關資料可知，整個礦區共有6個典型煤層，其瓦斯總儲量近2000mm3，但由于礦區煤層層數眾多，煤層厚度相對較小，加之地質構造復雜性較大，因此使得煤層缺乏較高的透氣性。雖然礦區內瓦斯總儲量較大，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靈活運用其中。
　　2 低透氣性突出煤層瓦斯抽采技術的實際應用
　　2.1 井下抽采技術
　　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，在完成開采與預抽采目標煤層相領近的煤層之后，預抽采目標煤層將會在采動影響下產生卸壓作用，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的范圍內的煤層，出現大范圍卸壓的情況，此時本煤層當中將會產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，密集鉆孔抽采技術也是其常用瓦斯抽采技術之一。例如在該礦區中，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，盡可能將鉆孔間距縮小，可使得瓦斯抽采率得到相應增加。工作人員在結合煤層實際情況，并嚴格按照國家相關標準要求進行規范操作下，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，當瓦斯流動狀態已經基本穩定時，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加大，煤層透氣性同樣會得到明顯增強。
　　2.2 地面抽采技術
　　2.2.1 地面壓裂井抽采
　　由于近些年該礦區煤層開采深度持續增加，并且在大量運用各種機械化設備進行開采作業中，使得礦區內礦井瓦斯涌出量越來越大，以往使用的抽采瓦斯技術與現階段礦區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，該礦區嘗試選用低透氣性突出煤層地面瓦斯抽采技術。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，即借助包括在礦區內規范設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。根據相關數據顯示，在使用該項抽采技術后，該礦區平均每天可抽采大約1000m3的瓦斯，在地面壓裂井抽采技術的作用下，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，需要進行礦區地面采動區抽采，簡單來說即通過對礦區內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。以該礦區為例，施工人員通過切實結合礦區具體情況，在以國家相關技術規程要求為指導下，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，可以地面鉆井施工與井下生產同步進行，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，在采動影響下將會釋放出瓦斯。而與以往的瓦斯抽采技術相比，運用該項新技術可以在按計劃預抽原始煤層壓裂的同時，持續采動卸壓抽采，最大程度避免礦區采空區瓦斯涌出量迅速增加，進而影響整體井下瓦斯治理成效。