[00129670]瓦斯高效科学治理及评价体系技术研究

我国西部地区大量高产量矿井存在瓦斯含量不高,但是由于瓦斯赋存不均衡、开采强度大等原因造成的瓦斯大量涌出,威胁工作面安全。瓦斯治理中存在的共性问题主要为：（1）治理模式适应性差。（2）瓦斯赋存不均衡,抽采效率低。（3）抽采达标评价指标“本本主义”。这些问题制约着我国约50%以上的优质煤产量的安全产出。 建新煤化公司4-2煤层即具有我国西部大产能煤矿赋存不均衡煤层的瓦斯共性问题。项目根据建新煤矿“赋存不均衡、低瓦斯高涌出、低透气高吸附” 的瓦斯赋存特征,首创了“一面一策、一段一策”的瓦斯治理模式,研究形成了靶向抽采精准瓦斯治理技术体系。体系包含精准预测、靶向抽采、科学评判三个步骤。精准预测是精准治理的首要条件。靶向抽采是减少瓦斯煤层瓦斯量、控制采场空间瓦斯浓度的核心环节。科学评判是确定工作面瓦斯抽采效果是否能够满足安全生产的关键环节,三者有机衔接,确保工作面安全的基础上,最大化的使“抽-掘-采”平衡,降低瓦斯治理成本,提高抽采瓦斯抽采的效率。 靶向抽采技术实施中,当工作面瓦斯涌出量低于5m3/min,时,瓦斯问题基本不对生产构成威胁,采用通风排瓦斯的方式。在采面上、下隅角要进行封堵,作为通风排瓦斯控制风流的辅助措施。当工作面瓦斯涌出量在5~12m3/min时,要增加本煤层钻孔预抽,在上隅角的封堵墙内增加插管抽放。本煤层钻孔瓦斯预抽采用二氧化碳预裂增透技术和超前应力集中区抽采技术改善抽采效率和效果。当工作面预计瓦斯涌出量大于12m3/min时,有针对性的增加采空区埋管抽采和高位钻孔抽采。研发应用了立管抽采技术大量抽采采空区涌出瓦斯。研发应用低位钻孔抽采技术,做为高位钻孔抽采的辅助措施。 自2014年至2019年,建新煤化公司回采42盘区5个瓦斯赋存不均衡综放工作面,研发、应用瓦斯靶向抽采精准治理技术体系,采煤工作面瓦斯得到有效控制,风排瓦斯量控制在4m3/min以内,杜绝了上隅角瓦斯超限作业,生产班上隅角瓦斯浓度0.4%以下、回风流瓦斯浓度0.2%~0.26%,确保了安全生产。 精准、高效的瓦斯治理术体系需要配套的科学评价体系。项目研究建立了瓦斯高效科学治理评价指标体系。从设计施工、预抽过程、抽采结果、总体效果四个层面8个指标上来进行评判控制,保障建新煤业4-2煤赋存不均衡工作面瓦斯治理评判科学、可靠。煤层残余瓦斯含量必须降到3m3/t以下,可解吸瓦斯量必须降到2m3/t。工作面瓦斯抽采率采用70%的标准;矿井抽采极限时间可以达到130天至140多天,钻孔抽采时间指标定为不低于5个月。矿井适宜采用工作面瓦斯储量降低率来表征煤层瓦斯预抽排的效果,其指标宜规定为25%。建新4-2煤层为可以抽采的厚煤层,其钻孔量指标宜为0.01-0.03m/t。 项目开展过程中发表论文多篇,取得良好经济效益和社会效益。研究成果具有巨大的推广价值。