【正文】 鉆孔參數(shù)：鉆孔直徑113mm，深度100m。3）鉆孔封孔采用抗靜電塑料管卷纏聚氨酯封孔，封孔深度7~10m，；抗靜電塑料管長(zhǎng)8~11m。 井下采后瓦斯抽采技術(shù) 工作面高位鉆孔抽采瓦斯技術(shù)工作面高位鉆孔抽采瓦斯技術(shù)是由工作面的灌漿巷向回順側(cè)布置鉆孔，抽采工作面上部裂隙帶及冒落帶瓦斯，見(jiàn)圖49。中位孔高位孔4 煤回風(fēng)順槽運(yùn)輸順槽冒落帶灌漿巷裂隙帶圖49 工作面采后卸壓抽采鉆孔布置示意圖1）鉆場(chǎng)布置參數(shù)①鉆場(chǎng)間距：在灌漿巷內(nèi)布置鉆場(chǎng)，間距50m。②鉆場(chǎng)規(guī)格：深3m寬4m。2）鉆孔布置參數(shù)①鉆孔布置方式：每個(gè)鉆場(chǎng)布置8個(gè)孔。5個(gè)高位鉆孔，3個(gè)中位鉆孔，高位鉆孔層位布置在工作面上方裂隙帶范圍內(nèi)，中位孔層位布置在冒落帶的上部接近裂隙帶。終孔位置超過(guò)回風(fēng)順槽的平面距離不小于15m。②鉆孔直徑：153mm。③抽采距離：鉆孔滯后工作面的抽采距離不超過(guò)50m。3）鉆孔封孔采用Ф100mm鋼管卷纏聚氨酯封孔，封孔深度7~10m。為了避免封孔管因碰撞晃動(dòng)而影響封孔質(zhì)量，在孔口處用水泥固定封孔管（）。 工作面頂板走向高抽巷抽采瓦斯技術(shù)1）頂板走向高抽巷布置的必要性當(dāng)主采煤層的鄰近煤巖層瓦斯含量較大，且上覆煤層均不可采，直接開(kāi)采4煤時(shí)，鄰近層中的瓦斯將在壓差作用下，沿著采動(dòng)裂隙向采空區(qū)內(nèi)流動(dòng)，容易造成工作面上隅角瓦斯積聚。加之，由于綜放或者綜采使得采煤工作面長(zhǎng)度加長(zhǎng)、推進(jìn)速度加快、開(kāi)采強(qiáng)度加大，回采過(guò)程中瓦斯涌出量驟增，這樣鉆孔抽采臨近層瓦斯方式已不能完全解決問(wèn)題，高抽巷具有抽采量大、抽采率高等特點(diǎn)，是解決采空區(qū)及鄰近層瓦斯涌出的有效途徑、治理瓦斯超限的可行措施。2）頂板走向高抽巷布置參數(shù)工作面走向高位巷道抽采技術(shù)是在覆巖布置一條巷道來(lái)抽取瓦斯（如圖410所示），其抽采效果很大程度上決定于高抽巷布置的層位、距回風(fēng)巷的距離、抽采口與切眼之間的距離以及抽采負(fù)壓等。圖410 頂板走向高抽巷布置示意圖（1）高抽巷布置層位的確定。將高抽巷布置在冒落帶范圍，盡管處于充分卸壓帶，但因鄰近層容易受到破壞很快冒落，使其中高瓦斯抽采巷也被破壞，難以起到持續(xù)抽采瓦斯作用；將高抽巷布置在破壞裂隙帶，因鄰近層充分卸壓，透氣性能大大增加，賦存在煤層及圍巖中的瓦斯容易大量釋放，有利于高抽巷的瓦斯抽采，但如接近于冒落帶，雖對(duì)解決涌入工作面的瓦斯有很大作用，但易抽走工作面空氣，抽采濃度不高；如布置在破壞裂隙帶上部，雖然可以抽采一定量的鄰近層瓦斯，但不能防止下部卸壓瓦斯大量涌入回采工作面。因此，高抽巷層位應(yīng)布置在冒落帶高度以上1~，根據(jù)該礦煤巖層賦存的具體特征，高抽巷的布置層位最好是布置在上覆不可開(kāi)采的煤層中，這樣可減小巷道開(kāi)拓費(fèi)用。（2）高抽巷與回風(fēng)巷距離的確定。垂直于工作面的推進(jìn)方向，上覆巖層也形成一定范圍的卸壓區(qū)，高抽巷布置在卸壓帶內(nèi)，抽采效果較好?；仫L(fēng)巷一側(cè)的采空區(qū)瓦斯?jié)舛雀撸椴尚Ч?，因此工作面高抽巷?yīng)布置在回風(fēng)巷附近，距回風(fēng)巷外幫水平投影長(zhǎng)度約采長(zhǎng)1/4~1/3距離。（3）高抽巷端頭與開(kāi)切眼間的水平距離。高抽巷端頭與開(kāi)切眼間的水平距離受制于頂板初次來(lái)壓步距，其值越小影響初采期安全生產(chǎn)的時(shí)間越短。一般，高抽巷抽采中應(yīng)布置在卸壓帶內(nèi)才有利于抽采瓦斯，考慮到初采期垮落范圍小，裂隙不發(fā)育，抽采量很小，此距離可據(jù)初次垮落步距大小適當(dāng)加大（一般為一倍初期來(lái)壓步距與周期來(lái)壓步距）。（4）抽采負(fù)壓的確定。瓦斯抽采量隨負(fù)壓提高增加，但負(fù)壓太高，部分空氣又向高抽巷漏入，降低瓦斯抽出濃度，因此應(yīng)合理選擇抽采負(fù)壓。3）提高抽采效果的措施（1）抽采巷要密閉，盡量作雙層密閉，頂幫掏槽，并且用水泥砂漿充填，在密閉墻前及附近5m巷道四周進(jìn)行噴漿封閉，保證不漏氣。（2），高度應(yīng)大于巷道高度的2/3；抽采管口應(yīng)設(shè)有不能進(jìn)入雜物的保護(hù)設(shè)施，如果巷道的淋水較大，要在密閉底部安設(shè)排水管或反水池。 采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)1）采空區(qū)瓦斯抽采方法的選擇采空區(qū)瓦斯抽采的方法主要有鉆孔抽采法、引巷抽采方法、以及順槽插管抽采方法等。由于順槽插管抽采采空區(qū)瓦斯具有簡(jiǎn)單易行，便于管理，不需掘進(jìn)專(zhuān)用巷道、鉆場(chǎng)等，省時(shí)省力，并對(duì)上隅角瓦斯超限治理有一定的作用，因此，本方案根據(jù)其優(yōu)點(diǎn)并結(jié)合礦井實(shí)際條件擬采用順槽插管法來(lái)抽采采空區(qū)瓦斯。2）上隅角插管抽采的原理在工作面上隅角形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，使該區(qū)域的瓦斯由抽采管路抽走，這可以避免因工作面上隅角處局部位置因風(fēng)流不暢引起的瓦斯超限，還可解決因漏風(fēng)使采空區(qū)向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。3）抽采工藝在靠近采面上隅角段管路可采用6m長(zhǎng)的鎧裝軟管與主抽采管路連接，將鎧裝軟管插入上隅角，為保證軟管吸入口處于上隅角的上部（上部瓦斯?jié)舛容^高），抽采軟管與木棒綁在一起，用鐵絲吊掛在支架上，為提高抽采濃度，上隅角處應(yīng)采用擋風(fēng)簾或擋風(fēng)墻，提高抽采效果。隨著工作面的推進(jìn)，拆下前端一段主管路，移動(dòng)抽采軟管，如此反復(fù)（見(jiàn)圖411）。鎧裝軟管擋風(fēng)簾工作面回風(fēng)巷抽放管回風(fēng)巷抽采管支架擋風(fēng)簾鎧裝軟管采空區(qū)圖411 上隅角插管抽采瓦斯示意圖 瓦斯利用技術(shù)實(shí)施方案 瓦斯利用目的及途徑 瓦斯利用目的我國(guó)煤礦瓦斯資源豐富，特別是華北賦煤區(qū)煤層氣地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、含氣量高、含氣質(zhì)量好、含氣飽和度高、資源豐度大，且毗鄰東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，開(kāi)發(fā)潛力大。我國(guó)己探明的煤炭?jī)?chǔ)量為9800億t，因此瓦斯資源相當(dāng)豐富(煙煤的瓦斯含量可高達(dá)35～40m3/ t，無(wú)煙煤的瓦斯含量則可高達(dá)40～45 m3/ t)，據(jù)估算，其總量約為25～50萬(wàn)億m3。埋深在2000 m以淺的瓦斯儲(chǔ)量約為35萬(wàn)億m3，探明儲(chǔ)量為12萬(wàn)億m3，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量為23萬(wàn)億m3。瓦斯中的主要成分甲烷是一種更強(qiáng)的溫室效應(yīng)氣體，甲烷的溫室效應(yīng)是CO2的20多倍，且排放到大氣中的瓦斯中還混雜有甲烷的同系物、HH2S、CO、NO、HNS0乙醛、汽油蒸氣、汞和砷的蒸氣、C0NAr、He及Rn、Th、AC等放射性物質(zhì)。這不僅污染大氣，對(duì)人體健康一也有害。根據(jù)聯(lián)合國(guó)的一份調(diào)查報(bào)告，我國(guó)煤礦在開(kāi)采過(guò)程中每年向大氣排放的甲烷量達(dá)194億m3，約占世界采煤排放甲烷總量的二分之一，己引起了國(guó)際社會(huì)的關(guān)注。煤礦瓦斯屬非常規(guī)天然氣，是優(yōu)質(zhì)能源和化工原料。瓦斯是我國(guó)尚未進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)利用的一種潔凈能源，其儲(chǔ)量大致與天然氣的儲(chǔ)量(32萬(wàn)億m3)相當(dāng)；甲烷(熱值為33. 5～ M J/ m3)含量占90%以上的瓦斯其熱值與天然氣也相當(dāng)。目前，瓦斯主要用于民用和工業(yè)用燃料、發(fā)電、汽車(chē)燃料、生產(chǎn)炭黑等。煤礦瓦斯可以與天然氣同輸同用，為瓦斯利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了巨大空間。因此，開(kāi)發(fā)煤礦瓦斯資源，具有三個(gè)方面優(yōu)越性的體現(xiàn)。第一，開(kāi)發(fā)利用瓦斯是我國(guó)遵守國(guó)際公約，減少大氣污染，保護(hù)環(huán)境的具體體現(xiàn)。第二，開(kāi)發(fā)利用瓦斯能改善能源結(jié)構(gòu)，逐步向環(huán)境無(wú)害的、可持續(xù)發(fā)展的模式推進(jìn)，形成能源新產(chǎn)業(yè)，具有戰(zhàn)略意義。第三，采煤之前先開(kāi)采瓦斯，可從根木上防治瓦斯災(zāi)害，改善煤礦安全生產(chǎn)條件。由此可見(jiàn)，依靠科學(xué)技術(shù)進(jìn)步在我國(guó)開(kāi)發(fā)利用瓦斯，不僅具有保護(hù)環(huán)境、改善煤礦安全生產(chǎn)條件的重大意義，而且具有調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略意義。因此，某礦區(qū)瓦斯開(kāi)發(fā)利用工程是“安全、節(jié)能、環(huán)保、高效”工程，可以改善煤礦安全生產(chǎn)，增加潔凈能源供應(yīng)，改善能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)大氣環(huán)境，同時(shí)也能為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 瓦斯利用途徑瓦斯綜合利用的途徑如圖412所示。圖412 瓦斯利用工程 某瓦斯利用項(xiàng)目結(jié)合某煤礦的實(shí)際情況，以及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，瓦斯的利用考慮瓦斯發(fā)電、乏風(fēng)瓦斯利用和CNG項(xiàng)目。 壓縮瓦斯(CNG)的利用在瓦斯輸配過(guò)程中，管網(wǎng)建設(shè)投資巨大、消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理、管理體制不適和瓦斯發(fā)展的需要等諸多因素制約著瓦斯建設(shè)的發(fā)展。許多中小城鎮(zhèn)，特別是地理位置遠(yuǎn)離瓦斯管網(wǎng)的城鎮(zhèn)，瓦斯管網(wǎng)建設(shè)非常困難。瓶裝壓縮瓦斯輸配工藝，將壓縮瓦斯技術(shù)靈活應(yīng)用到城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)，解決了超高壓瓦斯供應(yīng)系統(tǒng)與城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)的銜接、調(diào)壓?jiǎn)栴}。工藝介紹：在氣源地，瓦斯凈化處理后， 兆帕，經(jīng)灌裝設(shè)備充裝進(jìn)壓縮瓦斯鋼瓶中。利用汽車(chē)或船運(yùn)，將壓縮瓦斯瓶組運(yùn)送到用氣點(diǎn)(中小城鎮(zhèn)、用戶(hù))。為滿(mǎn)足城市燃?xì)庀到y(tǒng)的需要，需將壓力減至城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的壓力級(jí)別(高、中、低壓均可)。根據(jù)用戶(hù)或城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的壓力級(jí)制，可選用多種工藝、設(shè)備，滿(mǎn)足壓力需要。目前常用伴熱調(diào)壓器或回型管束解決。減壓流程還設(shè)置超壓放散、緊急切斷、低壓切換等控制設(shè)施。瓶裝壓縮瓦斯輸配工藝具有運(yùn)行靈活可靠，可滿(mǎn)足不同類(lèi)型用戶(hù)需要、工藝簡(jiǎn)單，占地少、建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)，并且瓶裝壓縮瓦斯輸配工藝在抗風(fēng)險(xiǎn)上優(yōu)于液化石油氣管道輸送、液化石油氣混氣輸送這兩種工藝，在經(jīng)濟(jì)上也是可行的，具有一定規(guī)模效益。將瓦斯壓縮增壓至20MPa時(shí)，瓦斯體積縮小200倍，并儲(chǔ)入高壓容器中，便于汽車(chē)運(yùn)輸，經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸半徑以150～200km為妥。壓縮瓦斯可用于民用及作為汽車(chē)清潔燃料。目前多采用DW系列瓦斯壓縮機(jī)（往復(fù)活塞式，DW型水冷）。 瓦斯電站瓦斯發(fā)電站的建設(shè)不但可以合理利用瓦斯，減少污染，保護(hù)環(huán)境，還可以作為地方電力資源的一種補(bǔ)充，是資源合理利用與防治污染相結(jié)合、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益和社會(huì)效益相統(tǒng)一的綜合利用工程。瓦斯發(fā)電技術(shù)在我國(guó)由勝利油田勝利動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)勝動(dòng)集團(tuán)）為主導(dǎo)企業(yè)的研究和攻關(guān)下，已日趨成熟。勝動(dòng)集團(tuán)原開(kāi)發(fā)的均是高濃度（瓦斯?jié)舛?5％）瓦斯發(fā)電機(jī)組。在解決了煤礦瓦斯發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)（電控燃?xì)饣旌掀骷夹g(shù)、全電子管理控制技術(shù)、稀燃技術(shù)、煤礦瓦斯發(fā)電機(jī)組專(zhuān)用阻火器）后，低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)在全國(guó)得到了快速的推廣應(yīng)用。瓦斯發(fā)電機(jī)組發(fā)電原理是采用瓦斯爆炸做功發(fā)電。所有進(jìn)入發(fā)電機(jī)做功的瓦斯?jié)舛葹?％～15％，所有濃度的瓦斯在進(jìn)入爆炸室前都由電子計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)調(diào)整瓦斯?jié)舛纫赃_(dá)到爆炸所需濃度。為保證安全，在采用低濃度瓦斯發(fā)電時(shí)，在瓦斯輸送管道上和發(fā)電機(jī)組前要設(shè)置細(xì)水霧化輸送系統(tǒng)、干式阻火器、濕式阻火器等設(shè)施，以防止因在發(fā)電時(shí)引起瓦斯爆炸而順管道回爆，導(dǎo)致瓦斯抽放泵站的損壞。某煤礦在綜合分析礦井現(xiàn)有條件和社會(huì)需求的基礎(chǔ)上，確定了電站規(guī)模為24臺(tái)500kW發(fā)電機(jī)，余熱發(fā)電1000kW，總裝機(jī)13000kW。整個(gè)電站的工藝系統(tǒng)設(shè)備、檢測(cè)控制力求既實(shí)用又先進(jìn)，同時(shí)在工藝布置留有擴(kuò)建的余地。某煤礦地面瓦斯抽采系統(tǒng)及瓦斯發(fā)電廠(chǎng)實(shí)景見(jiàn)圖413所示。圖413 瓦斯發(fā)電廠(chǎng)實(shí)景圖 乏風(fēng)利用乏風(fēng)利用項(xiàng)目為礦井乏風(fēng)氧化產(chǎn)熱及余熱發(fā)電綜合利用項(xiàng)目，利用某礦業(yè)集團(tuán)有限公司某煤礦乏風(fēng)作為原料進(jìn)行處理利用，將其中的微量CH4（CH4 %）進(jìn)行氧化處理，降低溫室氣體排放，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源。某礦井總回風(fēng)量11376 m3/min，％。風(fēng)排瓦斯乏風(fēng)利用項(xiàng)目分期實(shí)施，此期間開(kāi)始積極申報(bào)CDM項(xiàng)目，最終實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯“零排放”的目標(biāo)。圖414 乏風(fēng)發(fā)電實(shí)景圖 防控采空區(qū)自然發(fā)火技術(shù)實(shí)施方案礦井現(xiàn)采用以黃泥灌漿、注三相泡沫為主，采空區(qū)注氮、汽霧阻化、封閉堵漏、監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)等為輔的綜合防滅火措施。 三相泡沫技術(shù)三相泡沫是由固態(tài)不燃物（粉煤灰或黃泥等）、惰性氣體（N2）和水三相防滅火介質(zhì)組成。在粉煤灰或者黃泥漿液中添加極少量的發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑，通過(guò)三相泡沫發(fā)泡器物理發(fā)泡后形成三相泡沫。三相泡沫集固、液、氣三相材料的防滅火性能于一體，利用粉煤灰或黃泥的覆蓋性、氮?dú)獾闹舷⑿院退奈鼰峤禍匦赃M(jìn)行防滅火，大大提高了防滅火效率。三相泡沫技術(shù)可以同時(shí)對(duì)煤炭自燃的四個(gè)要素進(jìn)行控制：（1）封堵采漏風(fēng)通道與煤體裂隙，包裹煤體，隔絕煤氧結(jié)合；（2）對(duì)于已有升溫趨勢(shì)的煤，具有吸熱降溫作用；（3）潤(rùn)濕煤體，阻化煤體自燃；（4）降低采空區(qū)氧氣濃度，抑制煤的氧化，窒息自燃的煤體。因此防治煤炭自燃的效果顯著。 三相泡沫的制作工藝流程如圖415所示，首先在制漿站中，將一定比例的水與粉煤灰或黃泥攪拌混合形成粉煤灰或黃泥漿體，通過(guò)壓力泵或者礦井的自然垂直高差輸送到注漿管路中，再通過(guò)定量螺桿泵將發(fā)泡劑加入到注漿管路中，漿液與發(fā)泡劑在流動(dòng)的混合器中混合后進(jìn)入發(fā)泡器，在發(fā)泡器中接入氮?dú)夤苈?，氮?dú)馀c含有發(fā)泡劑的粉煤灰或黃泥漿體相互作用產(chǎn)生出含固體顆粒的三相泡沫，三相泡沫通過(guò)注漿管路注入需要防滅火的區(qū)域。圖415三相泡沫制備流程圖 三相泡沫的井下注入工藝流程首先在制漿池中，將一定比例的水與黃泥攪拌混合形成黃泥漿體，漿液經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)流入井筒6寸干管，在干管進(jìn)漿口處，通過(guò)發(fā)泡劑定量添加泵將發(fā)泡劑加入到注漿管路中，經(jīng)過(guò)礦井的自然垂直高差輸送到采區(qū)注2寸漿管路中，漿液與發(fā)泡劑在流動(dòng)的混合器中混合后進(jìn)入發(fā)泡器，在發(fā)泡器中接入氮?dú)夤苈罚獨(dú)馀c含有發(fā)泡劑的粉煤灰或黃泥漿體相互作用產(chǎn)生出三相泡沫，形成的三相泡沫在重力的作用下被注入采空區(qū)。根據(jù)三相泡沫的制備工藝和井下的實(shí)際情況，制定了注三相泡沫如下的簡(jiǎn)單工藝流程圖，如圖416所示。圖416 注三相泡沫工藝流程圖 三相泡沫的現(xiàn)場(chǎng)注入工藝某煤礦在工作面灌漿巷設(shè)置2臺(tái)發(fā)泡劑添加泵，在灌漿孔口安裝一臺(tái)泡沫發(fā)生器，并與黃泥灌漿管和注氮管路連接。注三相泡沫時(shí)，發(fā)泡劑通過(guò)添加泵注入黃泥灌漿管路，在管路中與泥漿充分混合。打開(kāi)并調(diào)節(jié)注氮管閥門(mén)，將一定壓力的氮?dú)庾⑷氚l(fā)泡器。氮?dú)馀c黃泥漿在發(fā)泡器處生成用于灌注的三相泡沫。礦井每周通過(guò)灌漿鉆孔向采空區(qū)注2次三相泡沫，每次使用發(fā)泡劑約3t。三相泡沫（黃泥）灌漿孔圖417 現(xiàn)場(chǎng)注三相泡沫工藝圖 采空區(qū)黃泥灌漿礦井現(xiàn)有黃泥灌漿站1座，灌漿系統(tǒng)2套，灌漿能力為30m3/min。礦井灌漿系統(tǒng)：副斜井—輔運(yùn)大巷—工作面灌漿巷—（經(jīng)灌漿鉆孔）采空區(qū)。礦井采空區(qū)每日?qǐng)?jiān)持灌漿不少于10小時(shí)，要求黃泥漿水土比不大于4:1。 采空區(qū)注氮礦井風(fēng)井廣場(chǎng)建有注氮站1座，每套注氮能力為1500m3/h。注氮系統(tǒng)：注氮站—注氮立孔—礦井2總回—工