煤矿瓦斯治理的现状及技术创新

作者：陈文

来源：《中国化工贸易》2013年第05期

摘 要：煤炭在左右我国国民经济的发展中占有重要地位，是我国目前能源利用中的核心，并且在将来很长一段时间都会起主导作用。但在煤炭开采和煤矿矿井建设中，瓦斯的超限或积聚导致一些安全事故频繁发生，甚至有时还会发生瓦斯爆炸，威胁着工作人员的安全。瓦斯灾害制约着煤矿高效集约化开采技术的安全和发展，煤矿瓦斯治理的问题时刻困扰着人类。本文就多年的实践经验，总结了目前煤矿瓦斯治理的现状，分析了目前存在的一些問题，在此基础上阐释并探讨了煤矿瓦斯治理的创新技术和改进方法。 关键词：煤矿 瓦斯治理 地面钻井 瓦斯抽放 技术创新

当今社会经济迅猛增长，推进了煤炭工业的发展，煤炭开采的深度日益增加，煤层中瓦斯的含量和压力也越来越大，瓦斯治理的难度也在增大。比如，山西某矿煤业有限公司2010年商品煤产量560万吨，但瓦斯超限次数却达8475次。煤矿瓦斯灾害事故一直困扰着各个煤矿企业的和谐稳定，常规单一的瓦斯灾害防治技术已不能满足煤矿高效安全生产的需求，加强改进和完善健全煤矿瓦斯治理的防治技术刻不容缓。 一、我国煤矿瓦斯治理的现状以及存在的主要问题

我国煤储层构造结构复杂，大多煤层变形剧烈，多数煤田煤体组成破碎严重，煤质松软、坚固性系数较低，煤层的透气性不好，渗透率较差。当前，虽然我国在煤矿瓦斯治理方面取得了一些成果，但随着经济社会的发展对煤矿工业的推进，瓦斯的治理仍存在诸多的问题，现状堪忧。我根据多年的实践经验，笼统的总结起来，在煤矿矿井开采中，瓦斯的治理现状主要有以下这些不足。

1.很多矿井的通风系统有很大漏洞。甚至一些矿井新采区对通风系统的作用直接忽略，在没有完备的通风、排水系统时就开始实行深度挖掘。还有一些煤矿开采煤炭的深度日渐增加，但通风排水系统还停留在起初较浅挖掘之时的程度，没有进一步加固，使矿井中瓦斯含量超标，使事故的发生频率增加。

2.一些煤矿矿井中安装的瓦斯抽放管理系统，技术设施相对落后，不能发挥出应有的作用，甚至某些矿井根本没有进行瓦斯的抽放，使抽、掘、采接替紧张。此外，井下各种抽采方法有很大的局限性，虽然有些矿井瓦斯系统的抽放技术进行了一定调整，但实践效果仍有很大漏洞，并没有降低瓦斯潜在的威胁。再加上一些领导的瓦斯防治防突观念保守，对瓦斯抽放和瓦斯灾害的严重性，认识肤浅，不够重视。一味地追求生产量，忽略人身的安全意义。这种领

头导向，将人们的主要意识都推向了煤炭产量上，对瓦斯治理技术的改进创新极其忽视，使瓦斯事故灾害存在高频的潜在威胁。

3.瓦斯抽放方法呆板、单一僵化。国外一些煤矿采用的较先进的瓦斯治理术，比如采取地面抽放和直接液化等。我国大部分矿井的技术尚不能达到，只能对瓦斯的部分抽取，而释放出的部分都完全被排至环境中，不能实现瓦斯资源的循环利用，成本效益高。

4.检测监控系统不够完善，信息化管理与应急处置设备落后，信息效果差。 矿井瓦斯的治理要结合我国煤炭地质的特点研究和基本国情，灾害防治工作亟待进一步的加强， 而且要锲而不舍的研究，创新瓦斯事故防治的技术。 二、煤矿瓦斯治理的创新技术和改进方法

通过上文对我国目前煤矿瓦斯治理现状的分析和总结，针对存在的诸多问题，我根据多年的实践经验并结合对瓦斯治理研究方面的一些文献材料的查阅参考，提出了以下一些煤矿矿井瓦斯治理的创新技术和改进方法。

1.有效利用煤气抽放技术 坚持先抽后采的原则

“先抽后采”，顾名思义，就是先对煤矿矿井中的瓦斯进行抽取后再开采。先抽又叫预抽，煤矿矿井建设时，在勘探、挖掘等一系列工作前，从地面和地底下向外抽取瓦斯，使其含量达到规定的科学标准。地壳的结构类型，地质因常年历史发展的积淀导致的成分特质不同，致使我国煤层气田结构也复杂多变，情况也各不相同。我们应该坚持分类指导的原则，根据煤气田地质结构不同的，采取不同的措施[4]。据基础数据统计，工作面平均瓦斯涌出量为23.22平方米每分钟，平均日产量3800吨，最大涌出量为30.04平方米每分，如果技术允许，我们还可以把瓦斯作为一种资源进行煤层气规模的开发再利用。这能大大减少煤炭挖掘时瓦斯的涌出量，减弱通风系统在稀释瓦斯时所面对的压强。在地质条件复杂的矿区，要进行井下瓦斯抽放，以减少瓦斯事故的发生，保证煤矿的安全生产。 2.建立完善的通风系统

通风是煤矿瓦斯治理的基础先决条件。完善的通风系统是矿井进行安全生产前的必要步骤和措施，也保障了矿井产量的优质高效。笼统的概括起来，通风系统本质上的安全要点基本包括空气充足、设施可靠、风速流量稳定。对于通风阻力大，凝滞问题造成的瓦斯量聚集，则可以通过改变通风设备方式，提高风速，增大单位面积的风量，减少漏风等措施，借助风的流动性传输瓦斯，避免爆炸灾害[1]。比如，瓦斯灾害预警技术和控制技术，在进行煤矿的开挖时可有效利用。其原理主要是——对煤矿瓦斯主要的参数进行测定，分析、掌握低浓度瓦斯气水二相流安全输送技术，利用瓦斯发电把瓦斯发电后的余热制冷，将冷气输送到进行采煤挖掘中的高温的井下。我们要寻找最适合的煤矿瓦斯治理通风系统方法，不拘泥于形式[2]。

3.对瓦斯的管理严格检查 ，加强突出危险性预测

首先，重视瓦斯治理，完善防突系统， 落实防突责任。我国的防突技术历经安全防护、防治技术措施和综合防治三个阶段近二十年的发展，我国已形成了预测、防突措施、效果检验和安全防护措施“四位一体”瓦斯防治总体工作框架。主要的防突技术有：煤矿综合防突技术、区域性防治煤与瓦斯突出技术、煤与瓦斯突出危险性的预测预报技术。可有效预测瓦斯突出危险性，并辨别情况采取区域性技术措施，消除煤层突出危险性。除了技术上的完备预防，还要建立矿井瓦斯基础资料数据库。例如，严格按照制度标准，测定危险性的相关参数，制作矿井瓦斯分布地图等。积极进行敏感突出指标问题的决策，及时开展瓦斯含量临界值考察。 4.加强煤矿矿井建设的扶持和监管，完善瓦斯的在线监测监控系统

建立煤矿监测监控指标，大力推行紧急避险系统建设。对紧急避险等井下安全避险系统扶持、监管。 各个系统必须要设施装备完善、系统可靠、管理到位、运转有序，切实提高安全防护水平。还可以尝试把瓦斯监测监控指标作为矿井安全生产的法律规定中，以借助政府机构的监察力量和政府授权的评价机构进行科学地瓦斯治理。再者，可以借助电脑科技， 建设集数据、音频一体的信息平台，要求现场作业人员都配备瓦斯报警便携仪。还要确保各监测监控地点的完善健全。比如，瓦斯探头设置合理、灵敏可靠等[3]。对瓦斯监测监控系统进行充分利用。此外，我们除了在煤层资源上的推进外，还应积极研究煤层气资源——瓦斯的协调开发利用。目前，在综合考虑中国煤矿生产技术、地质条件和管理方式基础上，我国研发了符合基本国情的灾害预警系统，投入了实践并取得了一定成果。随着科技进步，又扩展出了多种子系统软件。 三、结语

瓦斯的治理是一套复杂完整的综合系统工程。在发生的瓦斯重大事故中，瓦斯突出和瓦斯超限是最主要的因素。为防治这些潜在威胁，我们要深入对瓦斯治理的研究，创新技术，不断尝试新途径， 提高防灾技术和装备水平，综合整治，避免和减少煤与瓦斯突出事故的发生。 参考文献

[1] 王宇婷. 煤矿瓦斯治理关键技术探讨[J].科技探索，2011年6月.

[2] 申宝宏，刘见中，张泓.我国煤矿瓦斯治理的技术对策[J].煤炭学报，2007（7）. [3] 喻祥.浅谈我国煤矿瓦斯治理和利用的科技创新[J].广东科技，2011（16）. [4] 马世志，范满长，殷秋朝.顶板高位水平钻孔瓦斯抽放技术应用研究[J].煤炭科学技术.2002.