1、煤矿瓦斯防治技术的现状与存在的问题【摘要】近年来,瓦斯时间在煤矿频发,严重危及了国家的安全生产,矿工的生命安全造成了极大的威胁。安全的工作环境需要所有人以主人翁的态度来建立，培养安全意识、主动学习相关安全生产知识和自救知识，并养成良好的安全习惯，是降低煤炭事故发生，有效防治瓦斯灾害的主要措施和手段。本文主要阐述有关煤矿瓦斯防治技术的现状与存在的问题。 【关键词】煤矿，瓦斯防治技术，现状，问题 中图分类号： TD82 文献标识码： A 一.前言 煤炭在我国能源消费中约占 70%左右，因而煤炭行业是关系我国国家经济命脉的重要基础产业。然而，煤炭行业又是我国安全生产形势最为严峻的行业之一，预防和控制
2、煤矿重特大事故的发生，促进煤矿安全生产形势的根本好转已成为国家和政府层面上急需解决的重大问题，也是我国安全生产工作的核心任务。针对我国煤矿瓦斯防治技术的现状与存在的问题进行深入的研究和探讨。 二.我国煤矿瓦斯安全技术发展现状 1.煤与瓦斯突出防治技术 我国煤与瓦斯突出矿井多,分布范围广,并且突出频繁,所以深入研究煤与瓦斯突出是非常必要的。我国的防突技术经历了安全防护、防治技术措施和综合防治三个阶段。1995 年制定并颁布实施的防治煤与瓦斯突出细则,把我国防突技术总结为:危险性预测、防突措施、效果检验和安全防护措施的“四位一体”综合防突措施体系。近年来,绕“四位一体”防治措施的各个环节,研究和应
3、用了许多新技术,除了大面积预煤层瓦斯,超前排放钻孔,水力冲孔等术措施外,还重点研究了机采、机掘工面的防突技术;进一步提出包括合理采部署的“五步配套”综合防突体系。在区域预测煤与瓦斯突出技术方面形成了基于瓦斯地质和动力区划方法的与瓦斯突出区域预测方法及指标,实现域预测规律的可视化;对钻孔无线电波视技术与装备进行了完善与改进,形成井下雷达探测的成套技术和装备。 2.瓦斯煤尘爆炸防治技术 在旧中国,由于煤炭工业十分落后,煤矿劳动条件非常恶劣,安全状况极差,煤尘灾害防治基本处于空白状态,瓦斯煤尘爆炸事故不断发生,1942年在本溪煤矿发生的一次震惊世界的瓦斯煤尘大爆炸,造成 1549 人的伤亡。建国以来
4、,全国经历了两次百人以上特别重大煤矿事故集中爆发期。第一次是在 1960 年到 1961 年,全国共发生 5 起百人以上煤矿事故。第二次是在 2004 年到 2005 年,全国共发生 6 起百人以上煤矿事故。科研人员一直以来使用了多种不同的仪器和方法考察不同煤矿的煤尘,在此基础上进一步研究有关因素对于煤尘爆炸的影响。 三.瓦斯灾害防治技术评析 1.瓦斯治理存在的问题及解决思路 我国煤储层构造复杂，且煤层多强烈变形，多数煤田煤体构造破碎严重，、类煤所占比例较重，煤质松软、坚固性系数偏小，煤层透气性低，渗透率一般在（0.0010.1）10-3m 范围内，瓦斯抽采效果不佳，造成瓦斯治理困难。而且随着
5、采掘活动向纵深延伸，煤层瓦斯赋存以“三高一低” （高应力、高瓦斯压力、高瓦斯含量及低渗透性）为主要特征，常规的瓦斯抽采技术难以发挥作用，抽采率低下，抽采效果不明显，瓦斯事故仍时有发生，因此，采用强制增透的瓦斯治理和井上下联合抽采的综合治理措施势在必行。 目前，煤与瓦斯突出防治主要有开采保护层和钻孔抽采技术措施。根据规定，对具有保护层开采条件的煤层应优先开采保护层使煤层整体卸压、消突；但对于不具备保护层开采条件的、单一、低透气性煤层，在实施防突措施时，井下常规瓦斯抽采技术相结合就显的尤为重要了。 因井下瓦斯抽采须与煤炭开采工序相协调，很难保证在抽采瓦斯、降低工作面瓦斯超限压力的同时还达到煤炭高效
6、开采的要求，常造成抽、掘、采接替紧张，而且各种井下抽采方法或多或少均存在一定的局限性，如煤矿井下顺煤层长钻孔抽采效率高、成本较低，但顺层钻孔施工经常遇到卡钻、喷孔等工程技术难题，尤其是在突出松软煤层，钻孔成孔率很低；穿层钻孔抽采方法抽采效率高，但必须辅助开挖顶板或底板岩巷进行抽采设备布置和钻孔施工，工期长、工程成本高；保护层卸压抽采面临着卸压效果和工程施工风险的难题等。而地面采动井抽采则是一种抽采瓦斯、解决煤矿井下瓦斯超限难题的新方法，其施工在地面进行，不影响煤炭回采，在采区回采前便可以完成，同时可以连续进行采前预抽、采动抽采和采空区抽采，从而可实现对煤层瓦斯的全过程抽采和控制。 2.井下水力
7、压裂技术 分析认为水力致裂的机理主要为：通过高压驱动水流压入煤中原有的和压裂后出现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙，以便更好地沟通天然裂隙，增加煤层的透气性。煤矿水力压裂技术分地面和井下 2 种，因地面水力压裂因不够灵活方便、成本高、压裂效果不明显而没有推广开来。目前井下水力压裂应用效果较好，主要以河南省煤层气开发利用有限公司自主研发的“煤矿井下定向压裂增透消突成套技术”为主流，该技术可在井下充分利用现有的开拓工程，针对不同煤层瓦斯地质条件编制不同的压裂方案，实施不同的压裂工艺，真正做到“一面一策” 、 “一孔一策” 。该技术不同于煤层注水，在压裂液中添加有一定
8、浓度的表面活性剂，不仅可更好地湿润煤体，而且可改变煤体的力学特性，更多地采排瓦斯；现场工业试验表明：该技术的实施起到了区域瓦斯治理的目的，可明显降低煤与瓦斯突出、煤尘爆炸和煤层自燃的危险性，提高瓦斯抽采效果；为低透气性、无保护层开采的煤层区域瓦斯治理和利用开创了一条新途径。在相同条件下，可更好地提升压裂效果，但其成本较高。对于煤层压裂而言，一般选择 CO2泡沫压裂液为主，这是因为 CO2 对煤的吸附能力比 CH4 强，在实施压裂时可更多地置换出吸附态的煤层瓦斯。 3.地面采动井 地面钻井抽采采动煤层和采空区瓦斯是近年来逐步发展起来的瓦斯抽采新技术，是一种通过在采场地表施工垂直钻井到煤层采动可能
9、形成的覆岩裂隙带或煤层内，通过预裂或者采动影响增强煤层的透气性，从而使得瓦斯能够尽可能多的经由煤岩体的裂隙网络通道和钻井直接抽采到地表，以达到降低回采工作面瓦斯涌出量，缓解瓦斯超限压力和开发煤层气的目的。地面采动井一般均可做到采前预抽、采动抽采和采空区抽采“，一井三用” ；采前预抽主要用于采区回采前进行煤层气开发。 地面采动井的布孔位置直接关系到后期抽采效果的好坏，在满足总体抽采效能的同时，其布孔位置宜选取采场中间位置，以尽可能增加使用寿命；在倾斜煤层情况下，考虑到重力方向的影响，宜将地面钻井布井位置由采场中部向回风巷方向有所偏移，一般与回风巷的距离约为工作面斜长的 1/3；再钻孔垂向上，一般
10、要求钻孔终孔位置在冒落带上方的裂隙带内，距开采层距离为 30m40m 时最为合适。 四.结束语 我国是世界第一产煤大国，煤炭在能源消费中占据了一半以上的比重，所以煤炭行业关系着国民经济命脉。然而煤炭行业又是安全生产最为严重的行业，除了自然灾害的威胁，瓦斯事故是灾害的主要表现形式。我国的煤储层构造一般都比较复杂，而且煤层多变形，多数煤层结构都存在严重破碎的情况，所以煤质松软，坚固性较差，透气性差就成了其主要的特点。 参考文献： 1国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定读本M.北京：煤炭工业出版社，2012. 2孙海涛.采动影响下地面钻井的变形破坏机理研究D.重庆：重庆大学，2011. 3陈学志. 浅谈如何防治瓦斯灾害的发生J. 山西焦煤科技，2010，8（8）：28-29. 4吴财芳，曾 勇，秦 勇.煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展J. 中国矿业大学学报，2012，33（2）：137-140. 5景国勋,杨玉中,张明安.煤炭安全管理M.徐州:中国矿业大学出版社,2012. 6张明等.煤矿安全新技术应用实务全书第四卷M.安徽音像出版社,2011.
