高瓦斯煤层抽采困难问题及协同增效对策研究

引言

随着全球能源结构的转型和清洁能源需求的增加，煤层气作为一种重要的天然气资源，日益受到重视，在高瓦斯煤层的开发过程中，由于瓦斯含量高、分布不均及抽采技术的局限，造成了资源的低效利用和安全风险的增加。高瓦斯煤层的抽采，不仅要考虑到煤层气的高效提取，还必须有效应对安全管理和设备维护等问题。

一、高瓦斯煤层抽采的基本特点

（一）煤层气储量丰富但分布不均

高瓦斯煤层中的煤层气资源潜力巨大，且储量丰富，这些煤层气的分布并不均匀，煤层气的含量和压力在不同区域之间存在较大差异[1]。部分区域由于地质结构和煤层的厚度变化，瓦斯气体积聚较为集中，这些地方更容易进行有效抽采。在其他煤层气分布较为零散的区域，抽采的难度较大，导致资源的浪费和抽采效率的降低，对于高瓦斯煤层的抽采，了解煤层气的分布情况至关重要，特别是通过地质勘探与监测技术来精确评估煤层气的储量与分布特征，从而制定更为有效的抽采方案。

（二）瓦斯含量高导致采掘过程风险增加

高瓦斯煤层的瓦斯含量较高，这直接导致了采掘过程中风险的显著增加，瓦斯含量的提高使得煤层在采掘过程中可能出现瓦斯爆炸、涌出等危险情况，严重威胁矿工的安全[2]。降低这些风险，通常需要通过严格的通风管理、抽采技术以及实时监测等手段来防范瓦斯泄漏和爆炸等突发事故，瓦斯含量的变化较大，单纯依赖传统的管理方式可能无法及时响应突发风险，创新的安全措施和更加高效的风险预警系统显得尤为重要。

（三）抽采技术要求高且难度大

高瓦斯煤层的抽采技术要求较高，面临多重难题，传统的抽采方式往往难以有效满足高瓦斯煤层的需求，尤其是在高瓦斯、低渗透率的煤层中，气体的抽采效率较低[3]。抽采过程中需要保证对煤层的最小干扰，以避免破坏煤层的稳定性，要求采用更为先进的技术手段，如水力压裂、定向钻探和多级抽采等方法，这些技术可以有效提升煤层气的抽采效果，这些技术具有较高的抽采效率，也增加了技术实施的复杂性和成本。

二、高瓦斯煤层抽采中存在的问题

（一）煤层气抽采效率低

高瓦斯煤层中煤层气的储量丰富，煤层气的分布不均匀以及煤层的渗透性差，煤层气抽采效率常常较低。传统的抽采方法，如简单的通风抽采，常常无法有效提取深层煤层中的瓦斯气体，在煤层气渗透性较差的情况下，气体流动受限，导致抽采效果不理想，很多瓦斯资源无法有效提取，煤层气抽采过程中的技术设备也存在一定的局限性，传统设备往往难以应对复杂的地下环境，不能充分提升气体流动性，进一步降低了抽采效率，针对高瓦斯煤层，传统的抽采方法亟需改进，需要采用更加先进的技术手段。

（二）安全风险管理困难

高瓦斯煤层的抽采过程存在较高的安全风险，在瓦斯浓度较高的环境中，随时可能发生瓦斯爆炸或窒息等事故，安全风险管理面临的一个突出问题是，通风和监测系统已经得到一定程度的改善，煤层气的波动性和不可预测性，单一的安全预警系统仍然无法满足突发事件的应急响应需求。对于矿井内瓦斯的监测与控制需要采用更为精密的智能化安全管理手段。

（三）技术设备不匹配与维护成本高

高瓦斯煤层的抽采往往需要较为先进和复杂的技术设备，现有的抽采设备往往与煤层的实际情况不完全匹配，导致设备的运行效率低，甚至出现设备故障。高瓦斯煤层的特殊性，抽采设备的维护和管理成本也较高，抽采过程中使用的泵、管道、通风设施等都需要定期进行维护和检查，这使得抽采成本大幅提升。若设备无法根据煤层的不同特点进行调整或优化，将影响整体抽采效率，导致资源浪费。

三、高瓦斯煤层抽采优化对策

（一）改进抽采技术与设备

针对高瓦斯煤层抽采效率低的问题，改进抽采技术与设备是提升整体效率的关键措施，可以结合水力压裂技术与定向钻探技术，这两种技术能够增强煤层气的渗透性，促进瓦斯气体的流动，进而提高抽采效率。水力压裂技术通过对煤层进行加压，增加裂隙，使得气体的流动性得到改善，采用多级抽采系统也是一种有效的技术手段，通过逐层抽采和分阶段抽采，能够最大化利用煤层气资源，并减少抽采过程中的资源浪费。提高抽采的自动化水平，煤矿企业还应引进更先进的自动化设备，减少人工操作，提高工作效率与安全性，使用自动化气体监测和调节系统，可以根据不同煤层的情况实时调节抽采参数，提高抽采的适应性和效率，这些改进措施能够显著提升高瓦斯煤层抽采的效果，为煤矿企业带来更好的经济效益。

（二）提升安全风险监测与管理能力

高瓦斯煤层的抽采存在较大的安全风险，提升安全风险监测与管理能力至关重要，在矿井内部布置更多的传感器可以实时监测瓦斯浓度、温度、湿度等关键指标，确保数据的精准获取与即时反馈。结合大数据分析和人工智能技术，可以构建瓦斯浓度变化的预警模型，当瓦斯浓度接近危险值时，系统能够提前发出警报，从而提前预防潜在的风险。进一步引入无人机和机器人进行井下探测，能够实时反馈矿井内的安全数据，并及时发现异常情况，这种自动化探测技术不仅减少了人工操作，降低了作业风险，还提高了监测的精准度和及时性。为了提升整体的安全风险管理能力，可以建立智能化、实时响应的监测系统，确保对瓦斯泄漏、爆炸等突发事件能够迅速做出反应，定期开展安全演练与风险评估也是确保安全管理有效性的必要措施，能够提高员工的安全意识与应急处置能力与效果。

（三）加强协同合作与信息共享机制

提高高瓦斯煤层抽采的综合效益，依赖于各方的协同合作与信息共享机制，煤矿企业与科研机构、技术供应商等应建立合作关系，共同开展技术攻关，分享成功的抽采经验和技术数据。科研机构可以为煤矿企业提供最新的抽采技术与安全管理策略，帮助企业在抽采过程中避免技术性失误，通过建立信息共享平台，煤矿企业可以实时发布抽采技术的最新进展、设备使用情况及安全管理的最佳实践，促进行业内经验的交流与技术共享。这不仅可以提升企业内部的管理水平，也能够推动整个行业的技术进步，煤矿企业应与政府部门和环保组织紧密合作，确保抽采过程符合环保要求和安全规定，推动可持续发展。通过这种多方协同合作，能够加速技术创新和资源共享，从而进一步提高煤层气的抽采效率和安全性，同时也有助于提升行业整体的竞争力与可持续发展水平。

总结

高瓦斯煤层的抽采工作涉及众多技术和管理环节，面对复杂的地质条件、较高的瓦斯含量及多变的安全风险，传统的抽采技术和设备常常无法满足实际需求。通过本文的分析，我们发现，改进抽采技术、提升安全监测管理能力、加强协同合作与信息共享机制是解决高瓦斯煤层抽采难题的有效途径。

参考文献

[1] 王呈云.松软低透高瓦斯煤层定向长钻孔瓦斯抽采技术研究[J].西部探矿工程, 2024, 36(5):143-145.

[2] 于丽雅,张宗良.高瓦斯厚煤层本煤层预抽钻孔布置优化研究[J].煤炭工程, 2023, 55(7):78-83.

[3] 兰安畅.高瓦斯厚煤层穿层钻孔瓦斯抽采方案模拟优化[J].当代化工 研究, 2024(19):122-124.