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中國煤炭報:煤油氣共生礦井的油型氣咋治理?
——陜煤集團黃陵礦業公司煤礦瓦斯與油型氣防治技術研究紀實
發布時間:2019-05-06 17:04:01 來源: 作者:張波 李川 點擊:

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刊登于2019年4月30日中國煤炭報四版(科教)

●受鄂爾多斯盆地煤炭、石油、天然氣等多種礦產資源共生、伴生地質條件的影響,黃陵礦區的礦井屬于煤油氣共生礦井。

●經過4年的努力,陜煤集團黃陵礦業公司在油型氣綜合勘查與預測、精準抽采、監測監控等方面做了大量科學系統的研究工作,填補了礦井油型氣基礎理論認識、油型氣監測監控和治理技術的空白。

●黃陵礦業公司已經成功解除了8.28平方千米無法開采區域的油型氣威脅,釋放煤炭資源4000萬噸,增加產值120億元。

陜西黃陵礦區屬于黃隴侏羅紀煤田,位于內蒙古鄂爾多斯盆地南緣。受鄂爾多斯盆地煤炭、石油、天然氣等多種礦產資源共生、伴生地質條件的影響,黃陵礦區的礦井屬于煤油氣共生礦井。

油型氣具有突發性、隱蔽性和涌出量大等特點,會導致采掘面瓦斯濃度超限、采掘停滯、監測難度增加。陜煤集團黃陵礦業公司在煤炭開采過程中多次發生圍巖油氣異常涌出現象,危害職工身心健康。

目前,煤炭行業對圍巖油氣的研究相對較少,特別是圍巖油氣與煤層瓦斯來源、成因不同的研究,尚未建立有效的勘查、治理理論與技術體系。

早在2012年,黃陵礦業公司就聯合中煤科工集團西安研究院、煤礦瓦斯治理國家工程研究中心、西安科技大學等科研院所開展了黃陵礦區煤礦瓦斯與油型氣防治技術研究項目。經過4年的努力,黃陵礦業公司在油型氣綜合勘查與預測、精準抽采、監測監控等方面做了大量科學系統的研究工作,取得了一系列突破性的成果。

中國煤炭工業協會日前公布的2018年科技進步獎中,黃陵礦區煤油氣共生礦井油型氣(瓦斯)防治技術項目榮獲一等獎。

有效治理高瓦斯油型氣

黃陵礦業公司二號煤礦是黃陵礦區油型氣災害比較典型的礦井,井下多個地點曾發生過頂底板油型氣異常涌出現象。

2011年7月3日,二號煤礦405綜采工作面運輸機頭至機尾煤層底板油型氣異常涌出,24小時內累計涌出量約6.4萬立方米。

2012年10月26日至11月30日,二號煤礦201輔運巷掘進工作面底板油型氣異常涌出,累計涌出量約21萬立方米。

“煤層瓦斯與圍巖油型氣共存給黃陵礦區煤炭安全高效開采帶來了嚴重威脅,使礦區的瓦斯治理難度急劇增加?!被屏昕笠倒靖弊芫?、總工程師唐恩賢說,“通過集成地面鉆探勘查、井下繩索取芯勘查等綜合勘查技術,我們已基本查明了黃陵礦區煤礦油型氣儲集層分布情況,初步掌握了黃陵礦區油型氣賦存與涌出規律,建立了基本的油型氣賦存與涌出理論體系?!?/p>

黃陵礦業公司煤炭綠色安全高效開采工程研究中心瓦斯防治技術研究所所長馬功社介紹,他們創建了油型氣立體綜合治理的“黃陵模式”,提出了煤油氣共生礦井采掘工作面超前預置鉆孔法,同時總結出了“兩堵一注”封孔及抽采孔壓風排水等煤層底板油型氣抽采鉆孔施工工藝。

以二號煤礦207工作面為例,該工作面在掘進時就進行了油型氣探測工作:在巷道兩幫施工鉆場,每個鉆場布置頂板、煤層、底板鉆孔,鉆孔覆蓋鉆場前方90米,超前抽采頂、底板油型氣,確保工作面始終在鉆孔抽采范圍內,保證掘進安全;通過掘進期間施工的鉆孔,提前找出工作面油型氣賦存規律,繪制出瓦斯油型氣地質圖,為工作面回采期間瓦斯、油型氣治理提供鉆孔布置依據。

研究發現,207工作面從切眼向外1720米的區域為高瓦斯油型氣賦存區。二號煤礦根據上一個回采工作面(-205工作面)本煤層瓦斯抽采情況及推進期間工作面的瓦斯變化情況,對207工作面的本煤層鉆孔參數進行了調整,采用“兩堵一注”囊袋式封孔工藝進行封孔,將長孔改為短孔,在孔口相同負壓情況下,提高了短孔孔底負壓。相比傳統封孔工藝,鉆孔瓦斯抽采效率提升了70%。

207工作面回風巷施工底板鉆孔時需經過各類砂巖、泥巖煤層,巖性復雜,同時泥巖遇水極易膨脹。對此,二號煤礦在泥巖段鉆孔期間全部應用低螺旋鉆桿,在施工過程中孔壁與鉆桿之間形成輸送通道,連接壓風管路與鉆桿,利用風力將鉆渣、粉塵通過輸送通道排出孔外。同時,該礦綜合應用孔口濕式除塵技術和鉆孔護孔技術,杜絕了鉆孔塌孔現象,提高了鉆孔質量,鉆孔成孔率達到了100%。

釋放煤炭資源4000萬噸

“通過研究,我們已經成功解除了8.28平方千米無法開采區域的油型氣威脅,釋放煤炭資源4000萬噸,增加產值120億元?!碧貧饗退?。

“2014年到2017年,我們累計減少油型氣治理鉆探工程量120萬米,減少油型氣治理鉆探工程費1.8億元?!倍琶嚎笞芫砹踅ㄎ八?。

“自從黃陵礦區煤礦瓦斯與油型氣防治技術研究項目啟動后,我們積極與科研院所合作,加強了對油型氣的研究,采取多種措施綜合治理油型氣,確保了礦井的安全生產,2013年至今再無油型氣大面積異常涌出現象發生?!碧貧饗捅硎?。

該項目的成功應用全面提升了黃陵礦業公司煤油氣共生條件下礦井瓦斯的治理水平,增強了油型氣治理工程的有效性、針對性和經濟性,實現了油型氣治得住、治得準、治得省的戰略目標,有效消除了黃陵礦區煤油氣共生礦井生產中的油型氣威脅,保障了采掘工作的連續作業、職工的生命安全和安全高效生產。曾經油型氣災害最嚴重的二號煤礦已經連續6年瓦斯零超限。

同時,該項目填補了礦井油型氣基礎理論認識、油型氣監測監控和治理技術的空白,進一步完善了煤炭行業瓦斯綜合防治理論與技術體系,對于保障煤油氣共生礦井的安全高效開采有著重要意義。(張波 李川)

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