1、附录A 煤层瓦斯压力探测新技术在寺河煤矿瓦斯防治中的应用翟慧兵1,赵彬1,刘旺博2(1.晋城煤业集团寺河矿,山西晋城048205;2.中国地质大学资源学院,武汉430074)摘要寺河矿属于高瓦斯矿井,是煤层气综合开发的主要矿井之一,其煤层气开发主要分两部分,即地面煤层气井抽采与井下煤层钻孔抽采。抽采环节中对煤矿瓦斯的防治是煤矿安全生产的重要前提。本文探讨了煤层瓦斯压力探测新技术，即煤层瓦斯原位探测仪在该煤矿瓦斯防治中的具体运用,该探测技术可以高效地检验瓦斯抽放效果,从而为预防瓦斯突出提供科学依据,也可为煤矿安全生产提供有力的保障。关键词:煤层瓦斯原位探测仪;瓦斯抽放;瓦斯突出;0引言寺河矿属于
2、高瓦斯矿井,矿井正好处于煤层气开发的重点区块。近年来,随着煤炭产量的大幅增长,随之而来的是采煤过程中涌出的瓦斯、瓦斯突出对矿井安全构成的威胁,防治瓦斯突出已成为当务之急。为了缓解该矿日益尖锐的采、掘衔接矛盾,达到缩短预防瓦斯突出指标的测试时间,急需探讨一种新的煤层瓦斯压力探测技术。1寺河矿井概况寺河矿井隶属于晋城煤业集团,位于山西省沁水县境内,设计生产能力为4.0Mt/a,于2002年11月建成投产,经过技术改造后,现今寺河矿生产能力达到10.8Mt/a。寺河矿东井区为高瓦斯矿井,西井区为煤与瓦斯突出矿井,煤层瓦斯涌出量大;东一区煤层瓦斯压力为0.29MPa,瓦斯含量为9.03m3/t,西一区
3、瓦斯压力为0.21.81MPa,瓦斯含量为16.3m3/t。目前,井田内的地面煤层气井已经全部排采,部分煤层气井已经接近现有回采工作面,其中有少数煤层气井已经圈入准备回采的工作面,个别煤层气井被开挖巷道揭露。 寺河矿目前在东井区与西井区同时实施煤层瓦斯抽放工程。瓦斯泵房内安装6台CBF7102水环式真空泵,其中4台运转、2台备用,泵的转速为298r/min,电机功率为630kW。由于西轨、东轨大巷受断面的限制,不能安装直径更大的抽采管,因而抽采阻力增大,影响抽采瓦斯效果,所以又在东井区井下建立瓦斯抽采站,并形成两套抽采系统。井下抽采站内安装2BE1705水环式真空泵5台,4开1备,其中2台泵对
4、预抽瓦斯进行接力抽采,2台泵用于采空区瓦斯抽采(抽出的瓦斯从东风井排至地面,当抽出采空区瓦斯浓度达到30%,并入37井本煤层抽采气流加以利用),1台泵作为备用。矿井2008年在小东山风井井底建设了小东山瓦斯抽放泵站,主要用于东三、四盘区本煤层注抽和采空区抽采。目前全矿井瓦斯抽采量为640m3/min左右,瓦斯抽采浓度为60%左右。寺河矿西井区目前采用区域综合防突措施和局部综合防突措施,煤层突出危险性预测和效果检验主要采取煤层瓦斯压力与含量指标,两者之间存在明显的关联1,2。2煤层瓦斯压力探测新技术在寺河煤矿瓦斯防治中的应用2.1煤层瓦斯压力原位探测仪煤层瓦斯原位探测仪包括水力密封、原位探测、气
5、体采样三个组成部分(见图2),其特点是可以准确记录煤层瓦斯抽放孔内瓦斯压力和温度随时间变化的数值。而煤层瓦斯流体运移近乎为一种脉冲间歇式的方式流动,探测仪的记录频率高,每秒可记录12个数据,能够完整地记录流体的变化情况3。由于煤层瓦斯原位探测仪的探测过程是将探测仪直接送入钻孔内,利用钻机水泵压力将探测仪的座封装置启动,在钻孔内部形成一个狭小的封闭空间,这时探测仪的压力传感器与温度传感器采集并记录压力与温度数据。此外,该仪器还装有保持密闭状态下的集气装置,采集用于分析煤层瓦斯成分的气体样品。2.2煤层瓦斯压力原位探测技术与传统测压技术的比较煤层瓦斯压力原位探测仪是对瓦斯压力探测手段的一种补充。传
6、统测压方法是在钻孔的末端封孔,在封孔处安装压力表,等到钻孔内的煤层瓦斯压力增加到一定程度时开始读取压力值,一般每天读取一个或者有限几个数值,测压持续的时间也比较长,一般为一周或者更长1,2;而煤层瓦斯原位探测仪的探测时间可以明显缩短,一般在24h内完成。此外,煤层瓦斯压力原位探测仪还可以探测测试时间内的温度及其变化。该仪器的自动取气装置,在测试完成后利用三通阀的泄压以及仪器自带的集气装置自动收集测试封闭空间内的气样,供实验室分析煤层瓦斯的成分。系统的对比测压结果显示该探测仪与传统的测压结果存在良好的相关性,在煤层瓦斯处于0.2MPa以下低压区间,两者的差别不大。传统测压方式为末端封孔在孔口安装
7、压力表读数,测试的有效距离为整个钻孔,所以得到的数据具有区域整体的代表性;而原位瓦斯探测仪是随钻杆直接进入孔底测压,测压有效距离仅为孔底几米的范围,测压数据的针对性很强,尤其是对局部瓦斯突出定位更加有效。因此可以说,原位瓦斯探测仪与传统探测方法形成了很好的互补。依据现有的对比探测数据,煤层瓦斯压力原位探测仪探压数值与传统的煤层瓦斯测压数值的关系式为:Y=2.52X-0.56,R2=0.953煤层瓦斯压力原位探测技术在检查煤层瓦斯抽放效果方面的应用 煤层瓦斯抽放效果检测是寺河矿煤层瓦斯治理的一项重要任务。煤层瓦斯压力探测新技术在检验煤层瓦斯抽放效果上具有较好的适用性,且具有方便、快捷的特点。一般
8、情况下,巷道特别是工作面经过一段时间的煤层瓦斯抽放,煤层瓦斯压力降低幅度比较大,常常压力降到很低的水平。对于这种压力特别低的巷道或者工作面,采用传统的测压技术不仅费时费力,而且误差往往比较大;而煤层瓦斯压力探测新技术正好可以弥补这方面的不足,它不仅快速、便捷,可以节省人力物力,而且可以测得比较精确的对比数据。另外,煤层瓦斯原位探测仪的显著特点还表现在以下几方面: (1)利用煤层瓦斯压力探测新技术以及井下对煤储层的观察,可以确定在一定深度内的煤储层瓦斯的运移状态,从而确定该区域抽放孔的位置以及布置抽放孔的间距和开孔高度及深度,从而达到最好的抽放效果。 (2)利用煤层瓦斯探测新技术结合常规的预测防
9、突的S值、含气量等技术参数,对于确定在当前预测区域煤层是否具有瓦斯突出危险具有补充作用。 (3)利用煤层瓦斯探测新技术可沿着某一巷道做一系列探测孔的测试,对于了解和认知该区域内煤层瓦斯流体的赋存状态以及运移规律具有重要作用,从而为抽放孔的布置提供科学依据。 (4)更难可贵的是利用煤层瓦斯探测新技术还可利用温度降低幅度这一辅助参数指标对煤层瓦斯抽放效果加以判断。随着温度的升高,煤对煤层气的吸附能力减弱,即解吸速率加快;反之,解吸速率降低。煤层气在煤中的解吸属于吸热反应,随着煤层气的解吸,煤层中的温度会局部下降,从而降低解吸速率。因此,温度也是影响煤层气含量计算和解析速率的关键参数,在检测过程中,
10、除了获取煤层气储层各处的压力、甲烷浓度之外,还必须取得各处的温度的详细资料。可以预计,随着该矿测温数据的不断积累,该参数对于判断煤层瓦斯抽放效果的准判精度会有很大的提高,在一定阶段会上升成为一个主要的判识指标。4结语安全标准化系统是科学、规范、系统的管理体系,创建安全标准化系统的过程是企业安全生产逐步实现科学化、规范化、系统化和标准化的过程。金属非金属矿山开采属于高风险行业,建立和保持满足规范要求且适合自身行业特点的安全标准化系统是十分必要的1。危害辨识是矿山安全标准化系统创建的重要一环,是开展创建工作的基础。但是,各企业对矿山安全标准化工作的认识参差不齐,只重视最终形成的控制文件和结果,没有
11、充分认识到危险、有害因素辨识工作是矿山安全标准化的精髓和基础。因此,矿山安全标准化创建工作还需要充分利用现有的工作经验,不断改进工作中的不足,使其能够真正全面有效地提高矿山企业安全管理水平,成为提高矿山企业本质安全化水平的长效机制8,以改善和解决我国矿山的安全现状和存在的问题。参考文献1史秀志,张舒,杨志强.金属非金属矿山创建安全标准化系统的探析A.2007全国城市安全生产研讨会优秀论文选C.广州:岭南美术,2010:126-131.2徐必根,谢长江.我国金属非金属矿山安全生产发展历程与技术需求J.矿业研究与开发,2006,(10):124-127.3程五一,王云海,郝山山,等.金属非金属矿山
12、企业如何推进安全生产标准化考评工作J.工业安全与环保,2009,35(10):56-57.4AQ2007.12006,金属非金属矿山安全标准化规范导则S.5奚俊,舒继森,郭兵兵.浅谈煤矿安全评价J.露天采矿技术,2008,(2):51-53.6张青松,刘茂,师立晨.有机过氧化物生产火灾爆炸危险性分析J.安全与环境学报,2004,4(3):33-38.7王广亮.作业危害分析法J.安全技术,2003,(8):44-45.8侯茜,王云海,程五一,等.金属非金属矿山安全标准化创建与考评J.金属矿山,2009,(8):140-142.附录BCoal seam gas pressure detecting
13、 new technology in sihe coal gas and applicationZhaiHuiBing 1, zhao bin is 1, 2 LiuWang bo(1. Made by coal group in sihe coal mine in Shanxi Province, made by 048205; 2. China university of geosciences resources institute, 430074 wuhan)Abstract the sihe coal mine gas belongs to the mine, comprehensi
14、ve development of coalbed methane (CBM) is one of the main mines, the coalbed methane development mainly divided into two parts, namely the ground coalbed methane well drilling extraction and underground coal seam extraction. Extraction in the link to the coal mine gas control is an important prereq
15、uisite for safety production in coal mine. This paper discusses the coal seam gas pressure detecting new technology, including coal seam gas in the coal mine in situ detector gas and in the specific application, this detection technology can effectively inspection gas drainage effect, so as to provi
16、de the scientific basis for preventing gas outburst, also can be used for coal mine safety production provide strong guarantee.Keywords: coal seam gas in situ detector; Gas drainage; Gas outburst; Sihe coal mine0 introductionSihe coal mine gas belongs to the mine, mine is right at the CBM development on the block. In recent years, alo
