煤矿瓦斯治理不断拓展新路径

本文转自：人民日报中央厨房-能言善道工作室

杨沐岩

日前，淮河能源控股集团（以下简称“淮河能源”）煤层气公司朱集U4井场日产突破10000立方米，创历史新高，为该集团实现瓦斯治理从井下为主转为井上下并重，逐步过渡到以地面为主、井下为辅的转型奠定了基础。

瓦斯被称为“煤矿安全的第一杀手”，不仅淮南矿区，我国多个产煤地都面临煤与瓦斯共生的情况。近年来伴随政策法规和相关技术不断完善，瓦斯事故得到有效控制。但伴随煤炭开采逐步走深，复杂地质环境下，瓦斯和其他类型灾害的叠加困扰煤炭深部开采。近年来，伴随相关研究持续推进，“井上治理”“一孔多用”和“联合防突”等新技术、新概念不断应用，为包括瓦斯在内的多种灾害联合治理指明方向。

深部开采 隐患仍存

辽宁工程技术大学教授范超军表示：“煤炭作为我国主体能源，是能源安全的‘压舱石’。在我国4397座煤矿中，有煤与瓦斯突出矿井713座、高瓦斯矿井757座。煤与瓦斯突出严重威胁煤矿安全开采，其防治是能源安全重大需求。”

近年来，政府部门不断完善政策法规，要求全国煤矿加强灾害源头治理。去年全国煤矿瓦斯事故减少至12起，死亡51人，较2005年分别减少402起，2120人。但长期来看，瓦斯治理仍存挑战。“伴随煤炭开采由浅部走向深部，现有适用于浅部煤层群开采灾害治理的传统理论和技术可能不再适用，甚至会被颠覆。”安徽理工大学国家地方工程研究中心常务副主任薛生表示，深部开采条件下，致灾原理与模型、技术装备、预警手段等需要被重新审视，攻关深部煤矿瓦斯治理、动力灾害防控技术与装备迫在眉睫。

范超军指出，当前全国煤矿以每年约10m—20m的平均速度向深部开发，煤层出现“高地应力、高瓦斯压力和低透气性”的特征。同时，煤与瓦斯突出事故死亡人数占煤矿总死亡人数的比例呈波动上升趋势，随着煤矿开采强度、深度的增加，煤与瓦斯突出危险性日趋严重，威胁着煤矿安全生产。

“煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害是深部煤炭开采的世界性难题。”薛生指出，面临煤矿动力灾害影响及工程难度激增，多国出台限深、限量、关井等相关规定。未来深部能源资源保障难度凸显。

多灾害耦合成问题

淮河能源潘二煤矿灾变多元，是该集团条件最复杂的矿区之一，具有高承压水、高瓦斯、高地温、高地压、埋深大的特点。“瓦斯是煤矿5大灾害之首，我们提出‘瓦斯不治，矿无宁日’，瓦斯治理是我们的‘定海神针’。淮南矿区煤与瓦斯共生，长久以来‘多打岩缝多打钻’、‘以孔代缝’等措施取得了很好的效果。”潘二煤矿矿长姜自亮在接受《中国能源报》记者采访时表示，现在淮南矿区可采资源越来越少，但长三角地区能源保供压力却不断增加，因此必须实现煤炭深部安全开采。

姜自亮介绍，潘二煤矿开采深度已超过700米，瓦斯突出煤层多，目前矿井水、火、瓦斯、顶板灾害耦合叠加，未来越向深部进发，耦合程度就可能越严重。“以前浅部开采的时候，瓦斯的压力也就2~3MPa。如今瓦斯含量和压力全在上升，要想掌握深部开采的瓦斯治理方法，不像以前这么简单了。”

川煤集团煤与瓦斯突出和高突出矿井占比高达90%。“我矿瓦斯含量7.8m3/t，瓦斯压力 0.64MPa，裂隙发育，断层附近钻孔施工、瓦斯治理难度特别大。”川煤华荣能源有限责任公司斌郎煤矿矿长李浩向记者介绍：“我们非常重视瓦斯治理，瓦斯防超是我们的主要防范点。我们建立了抽放系统，采用高低负压抽采瓦斯，确保瓦斯浓度不超过1%，保障生产安全。”他表示，斌郎煤矿也正在推进利用抽采瓦斯，通过地面电站燃烧瓦斯为矿区供电，发电余热还可用于员工洗浴。

探索治理新路径

姜自亮介绍，潘二煤矿当前正探索建立“全方位立体瓦斯治理模式”，瓦斯治理实现从“井下治理为主”，向“井上下治理并重”转变，将最终实现“地面治理为主、井下治理补充”。同时，该矿还利用地面钻孔，实现水与瓦斯共治。通过“一孔多用”形式，先进行高压注浆，用以治理水害，再通过压裂排采技术，释放A组煤瓦斯压力。在节省时间和费用的同时，也优化了治理模式，为采场接替提供了充足时间。

据了解，淮河能源集团27口产气井累计产气量已突破2800万立方米，部分产出的煤层气在经过加工处理后输送到城市天然气管网，也有部分煤层气与井下抽采低浓度瓦斯混合，进行燃烧发电。姜自亮表示：“淮河能源下一步将利用正在实施的地面钻井成功经验，通过开采A组煤，利用地面泄压钻井预抽B组煤、C组煤泄压瓦斯，彻底解决煤炭深部开采的瓦斯问题。”

近年贵州成立了煤矿瓦斯治理工作专班，《贵州省煤矿瓦斯防治综合管理办法》《贵州省煤矿瓦斯治理专项行动方案》《强化煤矿瓦斯治理工作十条措施》等相继出台。今年以来贵州瓦斯超限报警次数与2022年同期相比减少920次、降幅53.3%。

贵州的文家坝煤矿实施三区联动煤层气抽采，成为该省首个实现煤层气规模化开发利用的项目。截至今年5月，该项目已累计抽采煤层气约1717万立方米，控制煤量约1108万吨，吨煤瓦斯含量下降1.55立方米。在有效提升煤矿安全生产保障能力的同时，改变了瓦斯区域管理模式，实现打钻抽采精细化。

编辑：李慧颖

审核：张鹏