占總量/%

2306

9.34

3.64

38.97

5.70

61.08

3304

20.36

4.66

22.89

15.70

77.11

2311

31.59

14.30

45.27

17.29

54.73

3307

20.91

6.41

30.66

14.50

69.34

3308

18.10

4.60

25.41

13.50

74.59

平均

20.06

6.72

33.50

13.34

66.50

表2成莊礦綜放工作面瓦斯來源分析

從表1可以看出，在綜放面正常回采期間，采空區(qū)涌出的瓦斯量占工作面總瓦斯量的54.73%~77.11%，平均66.5%，是瓦斯治理工作的重點(diǎn)。

3.2 雙系統(tǒng)瓦斯抽放在晉城礦區(qū)的應(yīng)用

采空區(qū)瓦斯抽放屬卸壓瓦斯抽放，要求抽放系統(tǒng)負(fù)壓一般為5~10kPa，流量大，抽放濃度根據(jù)積聚的瓦斯?jié)舛榷?，但一般都不?huì)太高。如果采空區(qū)瓦斯抽放和煤體瓦斯預(yù)抽共用一個(gè)系統(tǒng)，采空區(qū)的低負(fù)壓、高流量便會(huì)使抽放系統(tǒng)的負(fù)壓降低，使預(yù)抽失去效果；如果只考慮預(yù)抽，高負(fù)壓、低流量的抽放系統(tǒng)作用于采空區(qū)，采空的抽放效果將會(huì)削弱，必然會(huì)影響瓦斯瓦斯抽放的效果。因此為了兼顧煤體瓦斯預(yù)抽和采空區(qū)瓦斯抽放，針對(duì)晉城西區(qū)本煤層和采空區(qū)瓦斯是礦井瓦斯主要來源的實(shí)際情況，我們采取了雙系統(tǒng)瓦斯抽放方法，以解決本煤層高負(fù)壓、低流量和采空區(qū)低負(fù)壓、高流量共用一套系統(tǒng)相互制約的矛盾。

寺河礦于2000年5月建立地面本煤層永久抽放系統(tǒng)，抽放能力為2億m³/a。于2002年底在井下東區(qū)建成了井下采空區(qū)瓦斯永久抽放系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的兩個(gè)井下采空區(qū)泵站正在籌建中，在井下采空區(qū)抽放系統(tǒng)未建立起來之前，成莊礦現(xiàn)使用移動(dòng)式泵站抽放本煤層瓦斯，用以解決預(yù)抽需要的高負(fù)壓問題。

寺河礦井下采空區(qū)抽放泵站，在井下生產(chǎn)區(qū)域就近建立，站內(nèi)安裝了三臺(tái)2BE1-705型水壞式真空泵，兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。一臺(tái)用以抽放東區(qū)采空區(qū)瓦斯；另一臺(tái)用于預(yù)抽生產(chǎn)區(qū)域本煤層瓦斯并向地面接力加壓（地面泵站至井下生產(chǎn)區(qū)域管道達(dá)1萬m，沿程管道阻力損失大）滿足孔口負(fù)壓要求。目前，該礦泵站抽放瓦斯?jié)舛冗_(dá)50%～58%，抽放瓦斯量在125m³/min以上；井下泵站采空區(qū)抽放濃度在17%～20%，抽放瓦斯量達(dá)15m³/min，全礦瓦斯抽放量達(dá)到140m³/min，礦井的抽放率達(dá)40%～45%。日抽放瓦斯量達(dá)到20萬m³以上，全礦井下今年的瓦斯抽放量預(yù)計(jì)達(dá)到6500萬m³。

成莊礦地面本煤層預(yù)抽泵站于2002年年底建成，泵站安設(shè)4臺(tái)GBF710型水環(huán)式真空泵，現(xiàn)單泵運(yùn)行，抽放瓦斯量達(dá)20萬m³以上，全礦井今年的抽放量預(yù)計(jì)可以達(dá)到1500萬m³。

4地面鉆孔瓦斯預(yù)抽放

4.1 地面鉆孔預(yù)抽瓦斯的可行性

地面鉆孔預(yù)抽放一般適用于埋藏較淺、瓦斯含量高、透氣性好的煤系地層。寺河礦潘莊井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，底板起伏幅度小，標(biāo)高變化不大。3^#煤層開采深度僅60～250m，最大埋深520m；煤層的上覆巖層為砂巖和泥巖層，封蓋性能良好。

井田內(nèi)已探明煤層瓦斯層瓦斯氣地質(zhì)儲(chǔ)量286億m³，可采儲(chǔ)量223億m³，煤層氣儲(chǔ)層條件好，煤層節(jié)理、裂隙發(fā)育、滲透性好。煤層瓦斯含量3^#煤平均為12.60m³/t，9^#煤平均為17.01m³/t，15^#煤平均為19.98m³/t；煤層瓦斯壓力為2.12MPa（埋深292～362m）；鉆孔流量衰減系數(shù)為0.001～0.05d^-1，屬易抽放煤層，是國內(nèi)煤層氣開發(fā)最具有前景的地區(qū)之一。這樣，一方面，瓦斯預(yù)抽后，煤體的采掘活動(dòng)受瓦斯的影響將大大降低，保證了礦井的安全生產(chǎn)。

4.2 地面鉆孔預(yù)抽瓦斯的應(yīng)用

1990年我們引進(jìn)美國地面鉆孔釋壓技術(shù)，開始展開地面煤層瓦斯氣開發(fā)研究工作，首先在潘莊區(qū)井田范圍內(nèi)利用常規(guī)旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)施工了7口Ф244.5mm的示范井，打穿3^#、9#、15#可采煤層，為提高瓦斯抽氣量，同時(shí)采用水力壓裂技術(shù)對(duì)3#煤層氣作了增產(chǎn)處理，支撐劑先后采用了0.3mm和0.6mm的石英砂。井口安裝了250型簡易的采油樹進(jìn)行瓦斯氣排采。鉆孔于1995年開始施工，到1997年完工，均已產(chǎn)氣，其中最高單井日產(chǎn)量超過120003/d，單井平均產(chǎn)氣量28503/d。這一燈層瓦斯氣群排采試驗(yàn)的成功，有力地推動(dòng)了沁水煤田煤層瓦斯氣地質(zhì)勘探開發(fā)工作。

潘莊區(qū)塊井田地面煤層瓦斯氣抽放開發(fā)工程，我們分了3個(gè)階段進(jìn)行，一期施工30口煤層瓦斯氣井，日供氣量達(dá)到6萬m3；二期到2005年將煤層瓦斯氣井增加到100口，年產(chǎn)氣量達(dá)到1億m3；三期到2010年完成整個(gè)潘莊區(qū)塊的煤層瓦斯氣開發(fā)，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量3億m3。