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中国煤炭报:煤油气共生矿井的油型气咋治理?
——陕煤集团快三投注煤矿瓦斯与油型气防治技术研究纪实
发布时间:2019-05-06 17:04:01 来源: 作者:张波 李川 点击:

刊登于2019年4月30日中国煤炭报四版(科教)

●受鄂尔多斯盆地煤炭、石油、天然气等多种矿产资源共生、伴生地质条件的影响,黄陵矿区的矿井属于煤油气共生矿井。

●经过4年的努力,陕煤集团快三投注在油型气综合勘查与预测、精准抽采、监测监控等方面做了大量科学系统的研究工作,填补了矿井油型气基础理论认识、油型气监测监控和治理技术的空白。

●快三投注已经成功解除了8.28平方千米无法开采区域的油型气威胁,释放煤炭资源4000万吨,增加产值120亿元。

陕西黄陵矿区属于黄陇侏罗纪煤田,位于内蒙古鄂尔多斯盆地南缘。受鄂尔多斯盆地煤炭、石油、天然气等多种矿产资源共生、伴生地质条件的影响,黄陵矿区的矿井属于煤油气共生矿井。

油型气具有突发性、隐蔽性和涌出量大等特点,会导致采掘面瓦斯浓度超限、采掘停滞、监测难度增加。陕煤集团快三投注在煤炭开采过程中多次发生围岩油气异常涌出现象,危害职工身心健康。

目前,煤炭行业对围岩油气的研究相对较少,特别是围岩油气与煤层瓦斯来源、成因不同的研究,尚未建立有效的勘查、治理理论与技术体系。

早在2012年,快三投注就联合中煤科工集团西安研究院、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、西安科技大学等科研院所开展了黄陵矿区煤矿瓦斯与油型气防治技术研究项目。经过4年的努力,快三投注在油型气综合勘查与预测、精准抽采、监测监控等方面做了大量科学系统的研究工作,取得了一系列突破性的成果。

中国煤炭工业协会日前公布的2018年科技进步奖中,黄陵矿区煤油气共生矿井油型气(瓦斯)防治技术项目荣获一等奖。

有效治理高瓦斯油型气

快三投注二号煤矿是黄陵矿区油型气灾害比较典型的矿井,井下多个地点曾发生过顶底板油型气异常涌出现象。

2011年7月3日,二号煤矿405综采工作面运输机头至机尾煤层底板油型气异常涌出,24小时内累计涌出量约6.4万立方米。

2012年10月26日至11月30日,二号煤矿201辅运巷掘进工作面底板油型气异常涌出,累计涌出量约21万立方米。

“煤层瓦斯与围岩油型气共存给黄陵矿区煤炭安全高效开采带来了严重威胁,使矿区的瓦斯治理难度急剧增加。”快三投注副总经理、总工程师唐恩贤说,“通过集成地面钻探勘查、井下绳索取芯勘查等综合勘查技术,我们已基本查明了黄陵矿区煤矿油型气储集层分布情况,初步掌握了黄陵矿区油型气赋存与涌出规律,建立了基本的油型气赋存与涌出理论体系。”

快三投注煤炭绿色安全高效开采工程研究中心瓦斯防治技术研究所所长马功社介绍,他们创建了油型气立体综合治理的“黄陵模式”,提出了煤油气共生矿井采掘工作面超前预置钻孔法,同时总结出了“两堵一注”封孔及抽采孔压风排水等煤层底板油型气抽采钻孔施工工艺。

以二号煤矿207工作面为例,该工作面在掘进时就进行了油型气探测工作:在巷道两帮施工钻场,每个钻场布置顶板、煤层、底板钻孔,钻孔覆盖钻场前方90米,超前抽采顶、底板油型气,确保工作面始终在钻孔抽采范围内,保证掘进安全;通过掘进期间施工的钻孔,提前找出工作面油型气赋存规律,绘制出瓦斯油型气地质图,为工作面回采期间瓦斯、油型气治理提供钻孔布置依据。

研究发现,207工作面从切眼向外1720米的区域为高瓦斯油型气赋存区。二号煤矿根据上一个回采工作面(-205工作面)本煤层瓦斯抽采情况及推进期间工作面的瓦斯变化情况,对207工作面的本煤层钻孔参数进行了调整,采用“两堵一注”囊袋式封孔工艺进行封孔,将长孔改为短孔,在孔口相同负压情况下,提高了短孔孔底负压。相比传统封孔工艺,钻孔瓦斯抽采效率提升了70%。

207工作面回风巷施工底板钻孔时需经过各类砂岩、泥岩煤层,岩性复杂,同时泥岩遇水极易膨胀。对此,二号煤矿在泥岩段钻孔期间全部应用低螺旋钻杆,在施工过程中孔壁与钻杆之间形成输送通道,连接压风管路与钻杆,利用风力将钻渣、粉尘通过输送通道排出孔外。同时,该矿综合应用孔口湿式除尘技术和钻孔护孔技术,杜绝了钻孔塌孔现象,提高了钻孔质量,钻孔成孔率达到了100%。

释放煤炭资源4000万吨

“通过研究,我们已经成功解除了8.28平方千米无法开采区域的油型气威胁,释放煤炭资源4000万吨,增加产值120亿元。”唐恩贤说。

“2014年到2017年,我们累计减少油型气治理钻探工程量120万米,减少油型气治理钻探工程费1.8亿元。”二号煤矿总经理刘建伟说。

“自从黄陵矿区煤矿瓦斯与油型气防治技术研究项目启动后,我们积极与科研院所合作,加强了对油型气的研究,采取多种措施综合治理油型气,确保了矿井的安全生产,2013年至今再无油型气大面积异常涌出现象发生。”唐恩贤表示。

该项目的成功应用全面提升了快三投注煤油气共生条件下矿井瓦斯的治理水平,增强了油型气治理工程的有效性、针对性和经济性,实现了油型气治得住、治得准、治得省的战略目标,有效消除了黄陵矿区煤油气共生矿井生产中的油型气威胁,保障了采掘工作的连续作业、职工的生命安全和安全高效生产。曾经油型气灾害最严重的二号煤矿已经连续6年瓦斯零超限。

同时,该项目填补了矿井油型气基础理论认识、油型气监测监控和治理技术的空白,进一步完善了煤炭行业瓦斯综合防治理论与技术体系,对于保障煤油气共生矿井的安全高效开采有着重要意义。(张波 李川)

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