瓦斯精细化治理与多源协同抽采技术的应用研究.pdf

扫码阅读下载尚林伟,孙宝强.瓦斯精细化治理与多源协同抽采技术的应用研究J.矿业安全与环保,2023,50(4):135-141.SHANG Linwei,SUN Baoqiang.Application research of the technology of gas fine control and multi-source cooperative extractionJ.Mining Safety&Environmental Protection,2023,50(4):135-141.DOI:10.19835/j.issn.1008-4495.2023.04.022瓦斯精细化治理与多源协同抽采技术的应用研究尚林伟1,孙宝强2(1.重庆安全技术职业学院,重庆 404020;2.中煤能源研究院有限责任公司,陕西 西安 710054)摘要:为从宏观管理层面调控瓦斯灾害治理过程中的复杂环节,实现时空协同精准化的瓦斯综合治理的目标,基于精细化管理理论与协同化治理原则,构建了瓦斯精细协同治理模型,形成了以瓦斯基本参数及赋存规律、工作面瓦斯协同化预抽、工作面瓦斯协同化治理、抽采效果综合评价四大部分为主的瓦斯精细协同治理体系。根据石泉煤业 30103 工作面瓦斯赋存基本情况,提出“预抽强化技术+高压水致裂技术+高位钻孔抽采技术”的瓦斯精细协同治理技术方案,实践表明,该技术有效降低了回采过程中工作面及上隅角瓦斯浓度,有效提高了瓦斯抽采效率,达到了“降本增效”的目的。关键词:瓦斯防治;精细化管理;协同治理;瓦斯抽采;高位钻孔中图分类号:TD712.6 文献标志码:B 文章编号:1008-4495(2023)04-0135-07收稿日期:2022-12-16;2023-03-20 修订作者简介:尚林伟(1984),男,河南社旗人,硕士,讲师,主要从事煤矿安全开采和矿井灾害治理方面的工作。E-mail:2358415283 。Application research of the technology of gas fine control and multi-source cooperative extractionSHANG Linwei1,SUN Baoqiang2(1.Chongqing Safety Technology Vocational College,Chongqing 404020,China;2.China Coal Energy Research Institute,Xian 710054,China)Abstract:In order to control the complex links in the process of gas disaster management from the macro management level,and achieve the goal of comprehensive gas management that can accurately coordinate time and space,based on the theory of refined management and the principle of collaborative management,a fine-collaborative gas management model was constructed.A fine-coordinated gas management system has been formed with four main parts,including basic parameters and occurrence rules of gas,collaborative pre-drainage of gas in working face,collaborative treatment of gas in working face,and comprehensive evaluation of extraction effect.According to the basic situation of gas occurrence in 30103 working face of Shiquan Coal Industry,the technical plan of fine-collaborative gas treatment of“pre-drainage strengthening technology+high-pressure water fracturing technology+high-level drilling and extraction technology”was proposed.The practice shows that the technology effectively reduces the gas concentration in the working face and upper corner during the mining process,effectively improves the gas extraction efficiency,and achieves the purpose of“cost reduction and efficiency increase”.Keywords:gas control;refined management;collaborative governance;gas extraction;high-level drilling 瓦斯是制约煤矿安全开采的主要因素之一。深部煤炭开采过程中,煤层瓦斯含量、压力、浓度等参数随开采环境而发生变化,导致瓦斯灾害事故频发,因此对瓦斯灾害治理过程中的专项组织机构、管理策略、防治手段提出了较高的要求1-3。近年来,国内外专家学者广泛借鉴多元化管理体系,形成了模糊评价4-6、FTA 分析7-9、AHP 评价10-11、数字化信息管理系统12-13等瓦斯管理策略。但就煤矿瓦斯灾害治理而言,现有的管理策略依旧无法改变瓦斯治理的被动局面,瓦斯治理过程中管理层次、技术层次、现场层次 3 个方面相互制约依旧影响整体的成本投入14-16。因此,精细化管理的引入是解决目前瓦斯治理工作的新途径。精细化管理是源于日本的企业管理模式,以优化管理架构、规范管理职能、降低管理成本为主旨,不断渗入各个行业,成为企业531第 50 卷 第 4 期2023 年 8 月 矿业安全与环保Mining Safety&Environmental Protection Vol.50 No.4Aug.2023发展的基础理论之一17。邢建国18分析了实施精细化管理的必要性,建立了精细化管理体系、技术标准体系和考核管理办法,有效解决了矿井瓦斯治理难题;俞宏庆等19针对焦作矿区高瓦斯低透气性单一厚煤层,开展基于“三化一工程”的瓦斯抽采精细化管理工作,通过规范瓦斯抽采措施、提高瓦斯治理效果,实现了矿井瓦斯治理目标从“区域消突”到“安全高效”的根本转变;刘俊等20建立了瓦斯精细化治理技术流程,形成了矿井瓦斯高效防治技术体系,有效降低了瓦斯治理成本;郭恒等21提出一种基于数据驱动的“工艺+管理”瓦斯抽采钻孔精细化管控模式,显著提升了瓦斯抽采钻孔“过程化”管控的科学性。笔者以前人研究为基础,改变传统瓦斯治理模式,结合协同化治理技术,形成科学化、规范化、精细化的瓦斯治理技术体系,为瓦斯灾害管理工作提供新思路。1 瓦斯精细协同治理体系1.1 瓦斯精细协同治理模型瓦斯精细协同治理模式是对现阶段煤矿瓦斯灾害治理在管理方法与管理手段的细化,其凭借抽象化、系统化、精细化的管理思想,形成一套从基本参数到大体工程、从治理手段到现场实践的全过程管理体系。瓦斯精细协同治理模型如图 1 所示。图 1 瓦斯精细协同治理模型瓦斯精细协同治理模型的主要内容:从微观与宏观角度阐述模型的基本需求,微观视角注重各部分的细节,由瓦斯治理技术、瓦斯治理方法、抽采效果评价构成;宏观视角着眼于卸压瓦斯灾害治理的安全性与经济性,且更重视系统的整体性与适配性。微观与宏观之间的连接则是瓦斯治理技术向高效安全生产的转化。瓦斯精细协同治理模型在卸压瓦斯灾害治理上的实施依赖于信息科技发展的成果,凭借智能技术、大数据物联网、5G 技术等科技手段作为系统建立的支柱,在技术的选择上更具适配性,在方法的应用上更具安全性,在效果的考察上更具经济性,实现瓦斯灾害治理系统从细节到整体的有精有粗、有方案的多层次管理。1.2 瓦斯精细协同治理体系框架传统的瓦斯灾害治理方法是一种基于经验的粗放式治理办法,主要目的是采取一定的技术手段解决工作面、上隅角瓦斯浓度超限问题,而对于不同的地质条件、工作面开采工艺及方法、瓦斯赋存状态等情况,很难匹配逐渐复杂的瓦斯灾害治理需求;同时,分离化的治理方式也拉低了先进的瓦斯治理技术水平。因此,将精细化管理和协同化思想引入瓦斯灾害治理中,建立瓦斯精细协同治理体系框架模型,如图 2 所示。图 2 瓦斯精细协同治理体系框架模型瓦斯精细协同治理体系由四部分构成:瓦斯基本参数及赋存规律、工作面瓦斯协同化预抽、工作面瓦斯协同化治理、抽采效果综合评价。1)瓦斯基本参数及赋存规律是通过充分掌握煤层瓦斯赋存特征、含量等基本参数,实现瓦斯赋存规律的透明化,精准掌握瓦斯地质赋存规律,为抽采参数及协同化抽采方案设计提供基础数据。2)工作面瓦斯协同化预抽是在瓦斯基础参数研究的基础上探查瓦斯含量分布规律,实现采前预抽的必要性与可行性分析,对于需要预抽的情况制订协同化的布置方案,减少钻孔的施工成本。3)工作面瓦斯协同化治理是针对性制订瓦斯治理方案,分析现场瓦斯涌出及运移规律,根据现场的地质条件,形成巷道抽采、定向钻孔抽采、高位钻孔抽采、本煤层抽采等技术的时空协同治理方案。4)抽采效果综合评价是针对瓦斯治理方案的治理效果进行评价,进而优化施工设计参数,实现工作面瓦斯治理的专项化设计,建立回采工作面卸压瓦斯的专项治理技术流程。2 瓦斯精细协同治理关键技术分析2.1 瓦斯基本参数及赋存规律瓦斯基本参数及赋存规律是进行瓦斯灾害治理的必要前提,煤层瓦斯赋存情况的探查是瓦斯协同631Vol.50 No.4Aug.2023 矿业安全与环保Mining Safety&Environmental Protection 第 50 卷 第 4 期2023 年 8 月化抽采设计的基础。瓦斯基本参数主要包括:瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数、煤的破坏类型、煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层钻屑瓦斯解吸指标等。瓦斯的赋存规律受地质条件影响,地质条件因素包括煤田沉积环境、煤层变质程度、围岩性质及特征、煤层埋深、煤层倾角、水文地质条件、地质构造、岩浆入侵情况等 8 个方面。瓦斯的赋存条件受多种因素影响,同一开采煤层也可能因为不同的地质构造而呈现不同的分布状态,瓦斯赋存规律的科学分析是瓦斯治理方案设计与瓦斯精准抽采的前提,结合科学化的表征手段实现瓦斯地质条件的“透明化”也顺应了智能矿山的发展趋势。2.2 工作面瓦斯协同化预抽采前瓦斯预抽的论证与方案设计是瓦斯治理的重要环节。高瓦斯矿井由于煤层瓦斯含量较高,直接开采容易造成瓦斯超限,严重时会诱发煤与瓦斯突出灾害,制约矿井的安全生产与发展。对于瓦斯含量较高且煤层透气性较好的矿井,采前预抽是降低治灾成本、提高生产效率的途径;部分矿井瓦斯含量较低,不进行预抽也可保证现场工人的作业安全。工作面瓦斯协同化预抽设计技术流程如图 3所示。图 3 工作面瓦斯协同化预抽设计技术流程第一步是对瓦斯预抽进行论证,根据矿井的煤层瓦斯含量、瓦斯赋存规律,分析回采期间的治理措施是否可满足基本的开采条件,进而确定是否开展预抽或协同化预抽工作。第二步是对预抽及协同化预抽方案的布置,主要体现在 3 个方面:瓦斯抽采治理方案与工艺应当建立在准确的煤层瓦斯基本参数的测定基础上,且瓦斯抽采钻孔的范围应满足相关的规定;预抽方法的选择应按照矿井的实际情况,以经济、安全、高效为前提,选择一种或多种方法进行抽采,其中多种方式满足协同化的基本理念,便捷、快速地实现煤层协同化预抽,实现预抽钻孔抽采效果达标的目标;预抽方案的设计主要包括:工程(井巷工程、抽采钻场和钻孔工程、管网工程、监测计量工程、放水除尘排渣等管路管理工程)的布局、工程量、施工设备、主要器材、进度计划、资金计划、接续关系、有效服务时间、组织管理、安全技术措施及预期抽瓦斯量和效果等。2.3 工作面瓦斯协同化治理由于煤矿瓦斯赋存与地质条件的特殊性,同一工作面也可能出现瓦斯赋存规律不同的情况,这导致了不同工作面瓦斯治理方案存在差异。因此,针对性的瓦斯治理模式是很有必要的。瓦斯协同化治理技术流程如图 4 所示,从瓦斯涌出规律分析、瓦斯运移规律分析、瓦斯防治技术三方面开展工作面瓦斯协同化治理工作。图 4 工作面瓦斯协同化治理技术流程1)瓦斯涌出规律分析:从瓦斯涌出特征、涌出的影响因素、涌出量预测进行分析。2)瓦斯运移规律分析:探究采动过程中瓦斯渗流运移过程的基本规律与成因。3)瓦斯防治技术:选择合适的瓦斯抽采技术,降低工作面、采空区、上隅角的瓦斯浓度。2.4 瓦斯治理效果综合评价瓦斯治理最终服务于工作面的安全回采,所以瓦斯治理综合效果评价应以抽采是否达标为判断前提,同时结合矿井投入的人力、物力、财力进行综合评价。评价瓦斯精细协同治理体系的治理效果具体围绕以下 3 个方面进行:1)预抽煤层瓦斯抽采钻孔有效控制范围、钻孔参数及布孔的均匀程度、预抽时间差异系数、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、可解吸瓦斯量、工作面瓦斯抽采率、矿井瓦斯抽采率等应符合煤矿瓦斯抽采达标暂行规定。2)工作面瓦斯抽采率应结合绝对瓦斯涌出量进行判定,在进行防突效果检验时,应考虑煤层残余瓦斯含量。3)瓦斯抽采效果应在保证工作面安全回采的前提下,实现利益的最大化,若抽采效果不达标,则应该及时调整治理策略,重新调整瓦斯精细协同治理体系的内容。731第 50 卷 第 4 期2023 年 8 月 矿业安全与环保Mining Safety&Environmental Protection Vol.50 No.4Aug.20233 瓦斯精细协同治理技术的应用3.1 试验工作面概况选取石泉煤业 30103 半孤岛工作面为试验地点,验证瓦斯精细协同治理模型的可行性。30103工作面开采 3 号煤层,为近水平煤层(倾角 6),其平均厚度为 5.7 m,工作面走向长度 827 m,倾斜长度 180 m,总推进长度为 350 m。煤层中下部常夹有 12 层泥岩或炭质泥岩,上部偶含 1 层泥岩夹石,煤层赋存稳定,节理裂隙发育。直接顶为厚2.5 m 的砂质泥岩;基本顶厚度 15 m,以砂质泥岩和细粒砂岩为主。实测 30103 工作面煤层瓦斯含量为 7.65 13.10 m3/t,瓦斯压力为 0.55 MPa,煤层透气性系数为 5.39 m2/(MPa2 d),属于可抽采煤层。存在瓦斯涌出量大、抽采方案设计复杂、抽采效果不佳等问题,使现场的瓦斯治理工作与综合管理工作无法同时有效开展。因此,利用瓦斯精细协同治理模型进行瓦斯治理工作的科学管理,为工作面安全、高效开采提供安全保障。3.2 瓦斯精细协同治理方案的确定3.2.1 瓦斯基本参数及赋存规律石泉煤业 30103 工作面煤层瓦斯基础参数测定与分析结果如表 1 所示。表 1 30103 工作面煤层瓦斯基本参数参数类别测定结果瓦斯压力/MPa0.440.61瓦斯含量/(m3 t-1)7.6513.10煤层透气性系数/(m2 MPa-2 d-1)5.39煤的破坏类型非破坏煤煤的坚固性系数1.21瓦斯放散初速度/(mL s-1)8.33瓦斯吸附常数 a/(cm3 g-1)21.164瓦斯吸附常数 b/MPa-11.032煤层瓦斯钻屑指标/Pa164钻孔瓦斯流量衰减系数/d-10.025 3采用直接法测定 3 号煤层在采掘期间的瓦斯含量。煤层瓦斯含量、瓦斯压力与埋深的关系如图 5、图 6 所示。掘进过程中分别遇 F3、F5及 F9逆断层,断层落差分别为 3、15、10 m;断层附近瓦斯含量明显增大,实测瓦斯含量分别为 13.10、11.48、11.50 m3/t;相比煤层埋深相当的赋存稳定区域瓦斯含量增大23 m3/t。埋深/m3 0 03 5 04 0 04 5 05 0 05 5 01 41 21 086420瓦斯含量/（m3?t-1）W=0.0 3 8 3 H-8.1 9 0 2R2=0.8 8 4 4图 5 煤层瓦斯含量与埋深的关系埋深/m3 4 5 3 6 5 3 8 5 4 0 5 4 2 5 4 4 5 4 6 5 4 8 5 5 0 5 5 2 5 5 4 5 5 6 50.70.60.50.40.30.20.10瓦斯压力/M P ap=0.0 0 2 5 H-0.7 9 9 7R2=0.7 3 3图 6 煤层瓦斯压力与埋深的关系由图 5 可见,煤层瓦斯含量与埋深具有较好的线性关系。在无地质构造带影响、煤层赋存稳定区域,瓦斯含量百米增加梯度 3.83 m3/t;瓦斯含量随埋深的增大而明显增高。因此 3 号煤层瓦斯含量在无地质构造带影响前提下,主要影响因素为煤层埋深。由图 6 可见,3 号煤层瓦斯压力增加梯度为0.25 MPa/hm,瓦斯压力与埋深具有良好的线性关系。即 3 号煤层地质条件赋存稳定情况下,影响瓦斯压力的主要因素为煤层埋深。3.2.2 工作面瓦斯协同化预抽方案为缓解工作面回采过程中的瓦斯抽采压力,需要进行预抽工作。秉持协同化治理的原则,30103 工作面预抽方案如下:在 30103 工作面取消埋管抽采,在工作面运输巷布置双排钻孔并呈“A”形分布,钻孔布置及钻孔参数如图 7 及表 2 所示。3 0 1 0 3 回风巷3 0 1 0 3 运输巷1 7#风桥1 3#风桥(a)钻孔布置(b)运输巷钻孔布置图 7 工作面运输巷瓦斯抽采钻孔布置示意图831Vol.50 No.4Aug.2023 矿业安全与环保Mining Safety&Environmental Protection 第 50 卷 第 4 期2023 年 8 月表 2 本煤层预抽钻孔参数钻孔类别开孔高度/m孔径/mm孔深/m夹角/()倾角/()孔距/m封孔深度/m封孔材料运输巷上排孔1.911315090728水泥砂浆运输巷下排孔1.511315090628水泥砂浆 为有效治理裂隙带瓦斯,设计并施工高位钻孔,共设置 6 个高位钻场,第 1 个钻场距开切眼 50 m,其余钻场间距 30 m,钻场设计宽度为5 m,深度3 m,高度 3 m,如图 8 所示。钻孔间距 0.5 m,孔深为 5460 m,孔径 113 mm。(a)钻场内高位钻孔布置(b)高位钻孔层位布置图 8 高位钻场布置示意图3.2.3 工作面瓦斯协同化治理方案工作面瓦斯协同化治理由瓦斯涌出规律分析、瓦斯运移规律分析、瓦斯防治技术三部分组成。秉持“一面一策”的精细化治理原则,协同化治理方案如下:1)瓦斯涌出规律分析针对 30103 工作面的实际情况,通过大量实测数据研究了生产工序、工作面推进进度、大气压力变化对瓦斯涌出的影响,结果如图 9 所示。日期瓦斯浓度/%2 0 2 0-0 6-1 62 0 2 0-0 6-1 82 0 2 0-0 6-2 02 0 2 0-0 6-2 22 0 2 0-0 6-2 42 0 2 0-0 6-2 62 0 2 0-0 6-2 82 0 2 0-0 6-3 02 0 2 0-0 7-0 22 0 2 0-0 7-0 42 0 2 0-0 7-0 62 0 2 0-0 7-0 82 0 2 0-0 7-1 02 0 2 0-0 7-1 22 0 2 0-0 7-1 42 0 2 0-0 7-1 62 0 2 0-0 7-1 80.60.50.40.30.20.10生产班检修班(a)瓦斯浓度与生产工序的关系工作面推进进度/m绝对瓦斯涌出量/（m3?m i n-1)4 0.03 0.02 0.01 0.00.05 07 09 01 1 0 1 3 0 1 5 0 1 7 0 1 9 0 2 1 0 2 3 0 2 5 0(b)绝对瓦斯涌出量与工作面推进进度的关系日期瓦斯浓度/%2 0 2 0-0 6-1 62 0 2 0-0 6-1 82 0 2 0-0 6-2 02 0 2 0-0 6-2 22 0 2 0-0 6-2 42 0 2 0-0 6-2 62 0 2 0-0 6-2 82 0 2 0-0 6-3 02 0 2 0-0 7-0 22 0 2 0-0 7-0 42 0 2 0-0 7-0 62 0 2 0-0 7-0 82 0 2 0-0 7-1 02 0 2 0-0 7-1 22 0 2 0-0 7-1 42 0 2 0-0 7-1 62 0 2 0-0 7-1 81.81.61.41.21.00.80.60.40.203 0 1 0 3 回风巷3 0 1 0 3 上隅角3 0 1 0 3 工作面(c)瓦斯浓度变化图 9 30103 工作面瓦斯涌出规律分析30103 工作面煤层瓦斯涌出强度随着时间的延长呈衰减趋势,即在煤壁暴露的初期,其瓦斯涌出量最大,在工作面推进 150 m 内瓦斯涌出量为 28.035.5 m3/min,在工作面推进 150230 m 内,瓦斯涌出量为 15.020.6 m3/min。瓦斯涌出量特征与瓦斯含量赋存的埋深特征相符;且随着工作面预抽时间的增加及推进距离的增大,原煤瓦斯含量及残余瓦斯含量降低,使 30103 工作面瓦斯涌出量出现下降趋势。2)瓦斯运移规律分析以 Fluent3D 数值模拟计算程序为工具对 30103工作面回风巷道内瓦斯运移规律进行模拟研究。30103 工作面采场模型工作面前方取 30 m,工作面后方取 300 m,工作面巷道底部向上取 40 m。建立数值模拟计算模型,模型尺寸 330 m180 m30 m,如图 10 所示。NZNY N图 10 30103 工作面 Fluent3D 计算模型模拟过程中,采空区模型用孔隙介质模型,巷道模型假设充满不可压理想气体,属无孔隙介质。模拟结果如图 11 所示。由图 11 可知,当工作面配风量为 1 800 m3/min,采用“U”型通风方式,埋管抽采采空区瓦斯,且抽采参数设置为混合流量80 m3/min,瓦斯浓度(甲烷体积分数,下同)为 8%931第 50 卷 第 4 期2023 年 8 月 矿业安全与环保Mining Safety&Environmental Protection Vol.50 No.4Aug.2023时,工作面上隅角瓦斯浓度约为 0.8%,回风流瓦斯浓度为 0.4%0.6%。0.0 0 4 0.0 0 6 0.0 0 8 0.0 10.0 20.0 50.1 10.1 70.2 30.2 90.3 50.4 10.4 70.5 30.5 90.6 505 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 02 0 01 5 01 0 05 00y/mx/m瓦斯浓度/%(a)工作面埋管抽采瓦斯浓度分布云图0.0 0 3 0.0 0 5 0.0 0 80.0 10.0 50.1 00.1 50.2 00.2 50.3 00.3 50.4 00.4 50.5 00.5 50.6 00.6 50.7 005 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 02 0 01 5 01 0 05 00y/mx/m瓦斯浓度/%(b)工作面回风巷瓦斯浓度分布云图图 11 瓦斯运移规律数值模拟分析通过 FLAC3D 模拟软件模拟分析石泉煤业30103 工作面上部岩层塑性区分布规律,为高位钻孔的参数设计提供依据。数值模拟模型及模拟结果如图 12 所示。(a)数值模拟模型无剪切-n 剪切-p剪切-n 剪切-p 张拉-p剪切-n 张拉-n 剪切-p 张拉-p剪切-n剪切-n 张拉-p张拉-n 剪切-p 张拉-p张拉-n 张拉-p张拉-pn 代表当前循环中出现p 代表先前循环中出现块体状态(b)开挖塑性区分布图 12 FLAC3D 数值模拟模型及模拟结果由图 12 可见,工作面覆岩塑性区分布范围逐渐增大,且发育高度在 3543 m。工作面覆岩塑性区发育顺序由工作面中部向工作面上部逐渐发育,且在覆岩 2124 m 内塑性区超前工作面 15 m 分布。工作面在回采6080 m 内,垮落带高度为1621 m,工作面断裂带高度为 2143 m。3)瓦斯防治技术针对 30103 工作面瓦斯状况,采用预抽强化技术、高压水致裂技术、高位钻孔抽采技术的综合协同化治理技术体系,具体布置参数如表 3 所示。表 3 综合化协同治理布置参数治理技术布置参数预抽强化技术双排呈“A”形布置钻孔高压水致裂技术注水 初 始 压 力 10 MPa,设 置 最 大 压 力25 MPa;逐步加压,直到压力达 25 MPa;影响范围 7 m高位钻孔抽采技术设置 6 个高位钻场,第 1 个钻场距离开切眼50 m,其余钻场间距为 30 m;钻场设计宽度5 m,深度 3 m,高度 3 m;钻孔间距 0.5 m,孔深 5460 m,孔径 113 mm3.3 综合治理效果分析3.3.1 安全效益分析为分析瓦斯精细协同治理技术效果,对比了常规瓦斯治理技术体系下的 30102 工作面,对比结果如表 4 所示。表 4 安全效益分析地 点本煤层预抽时间/d上隅角瓦斯报警次数累计影响进度/m30102 工作面1202758.630103 工作面7536.4由表 4 可见,30103 工作面本煤层预抽时间仅为75 d,远小于 30102 工作面本煤层预抽时间 120 d;30103 工作面上隅角瓦斯报警次数及影响进度远少于 30102 工作面,30103 工作面上隅角瓦斯浓度超限累计报警次数为 3 次,累计影响进度 6.4 m,相较于30102 工作面上隅角瓦斯报警次数减少了 24 次,影响进度减少了 52.2 m。3.3.2 经济效益分析与 30102 工作面采用的常规瓦斯治理技术体系相比,30103 工作面采取瓦斯精细协同治理的管理模式后,经济效益显著,如表 5 所示。合理利用现有技术,取消了工作面采空区埋管抽采及上隅角插管抽采,减少了本煤层预抽钻孔布置,缩短了工作面回采工期,共节省资金 728.6 万元。041Vol.50 No.4Aug.2023 矿业安全与环保Mining Safety&Environmental Protection 第 50 卷 第 4 期2023 年 8 月表 5 经济效益对比分析项目类别常规瓦斯治理体系瓦斯精细协同治理体系节省资金/万元采空区瓦斯抽采采空区埋管、上隅角插管抽采取消采空区埋管及上隅角插管措施240本煤层瓦斯预抽工作面回风巷、运输巷双侧布置钻孔,总进度90 000 m,费用约 900 万元工作面运输巷单侧布置钻孔,总进度 67 500 m,费用约 675 万元225工作面回采工期回采工期约8.3 个月,工人工资约756.96 万元回采工期约6.8 个月,工人工资约620.16 万元228风量节约节约风量 8001 000 m3/min每天减少耗电 2 640 kW h35.6合计728.64 结束语1)构建了瓦斯精细协同治理模型,形成了以瓦斯基本参数及赋存规律、工作面瓦斯协同化预抽、工作面瓦斯协同化治理、抽采效果综合评价四大部分为主的精细化瓦斯管理体系。2)分析了瓦斯精细协同治理体系各部分的技术内涵,明确了关键技术的细节要求,并在石泉煤业30103 工作面进行了现场实践。3)从管理层面上采用瓦斯精细协同治理模型,有效提高了瓦斯抽采效率,达到了“降本增效”的发展目标。参考文献(References):1 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