我國煤礦瓦斯防治技術的研究進展及發(fā)展方向

張建濤

中煤科工能源投資秦皇島有限公司

我國煤礦瓦斯防治技術的研究進展及發(fā)展方向

張建濤

中煤科工能源投資秦皇島有限公司

在我國一次性能源消費中煤炭一直占主導地位，瓦斯作為煤炭開采過程中的伴生產物，一直是威脅礦井安全生產的主要災害之一，并且隨著煤層開采條件的變化和開采工藝的變革，瓦斯災害的防治難度不斷增大。本文針對現有瓦斯防治技術存在的問題提出了未來瓦斯防治技術的發(fā)展設想。

煤炭瓦斯；防治技術；研究進展；發(fā)展方向

1.瓦斯防治技術研究進展

瓦斯對礦井安全的威脅主要有爆炸、煤與瓦斯突出和窒息幾種形式，因此防治瓦斯災害主要圍繞防治瓦斯積聚、防治瓦斯爆炸及防治煤與瓦斯突出等幾個方面入手。

1.1 煤與瓦斯突出防治技術

煤與瓦斯突出是煤礦動力現象之一，經過數十年的科學研究和煤礦生產實踐，基本形成了以區(qū)域綜合防突措施為主、局部綜合防突措施為輔的“雙四位一體”防突技術體系。我國執(zhí)行“防突工作堅持區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補充的原則”，使防突工作關口前移。

1.2 瓦斯煤塵爆炸防治技術

1.2.1 阻隔爆技術。傳統(tǒng)瓦斯煤塵爆炸阻隔爆技術措施主要有：巖粉惰化隔爆技術、被動式阻隔爆技術和自動阻隔爆技術等，這些技術在煤礦已得到應用，而且發(fā)揮了相應的作用。新型的隔爆新技術主要有真空腔體隔爆技術、水幕阻隔爆技術、瓦斯阻燃抑爆系統(tǒng)技術和多孔介質阻隔爆技術等。目前我國在用的瓦斯抽采和利用系統(tǒng)的管路隔爆裝置可概括為2種類型，自動滅火阻爆裝置和機械式阻爆裝置。

1.3 瓦斯預警與監(jiān)測監(jiān)控技術

我國于20世紀80年代初開始從國外引進安全監(jiān)控系統(tǒng)并在部分煤礦使用。通過吸收和消化從國外引進的先進技術，同時結合我國煤礦的實際情況，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在我國有了飛速發(fā)展，各種煤礦監(jiān)測系統(tǒng)及其配套產品應運而生。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)也由早期的地面單微機監(jiān)測監(jiān)控發(fā)展為網絡化監(jiān)測監(jiān)控以及不同監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的聯網監(jiān)測。

1.4 瓦斯預測技術

礦井瓦斯涌出量預測是礦井和采區(qū)通風設計、瓦斯抽采設計、瓦斯管理和煤層氣資源評估的依據。目前普遍應用的主要有礦山統(tǒng)計法和分源預測法。礦山統(tǒng)計法是根據對本礦井或鄰近礦井實際瓦斯涌出資料，經過統(tǒng)計分析得出礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，以預測新采區(qū)或新礦井瓦斯涌出量的方法。

1.5 瓦斯抽采與利用技術

1.5.1 本煤層瓦斯抽采技術。本煤層瓦斯抽采主要針對開采煤層的瓦斯抽采或為消除開采層煤與瓦斯突出危險性，主要有順層鉆孔瓦斯抽采技術、穿層鉆孔瓦斯抽采技術、交叉鉆孔瓦斯抽采技術、水力化措施或控制爆炸等強化抽采技術以及順層與穿層鉆孔相結合的瓦斯抽采技術等。強化抽采技術是近年來的主要研究方向，主要有水力擴孔、水力割縫、水力壓裂、高壓空氣爆破致裂、二氧化碳致裂和深孔控制爆炸等。

1.5.2 鄰近層瓦斯抽采技術。目前鄰近層瓦斯抽采主要采用頂底板瓦斯抽采巷抽采和鉆孔抽采或二者結合抽采。頂板瓦斯抽采巷(或鉆孔)布置的基本原則是將抽采巷或抽采鉆孔的終孔點布置在覆巖采動裂隙“O”形圈內。瓦斯抽采巷根據布置方式不同分為走向高抽巷和傾向高抽巷。走向高抽巷又分為內錯式走向高抽巷和外錯式走向高抽巷2種。

2.瓦斯防治技術研究發(fā)展方向

2.1 煤與瓦斯突出防治技術

2.1.1 加強煤與瓦斯突出機理研究。當前突出綜合假說已得到世界各國的普遍認同，但該假說只是定性地說明了突出原動力(地應力和瓦斯壓力)和受力體(煤體)之間大致的能量和功的關系，至于數學描述突出的發(fā)生、發(fā)展和終止過程，則是突出機理研究方面一個更為復雜的課題。

2.1.2 提高突出危險性預測的準確性。不斷完善現有突出預測方法，積極探索動態(tài)連續(xù)非接觸式預測方法，不斷提高突出危險性預測的準確性。各礦井就根據自身具體條件，積極研究適用于本礦井的突出預測敏感指標和臨界值，保障礦井的安全生產。

2.2 瓦斯預警與監(jiān)控方面

2.2.1 智能化系統(tǒng)。煤與瓦斯突出預警與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)要與物聯網、互聯網、云計算等新一代信息技術相融合，結合瓦斯涌出量預測預報法、瞬變電磁法、聲發(fā)射法，以及煤巖變形、壓力突變等，進行綜合預測報警，使得煤與瓦斯突出綜合預警技術做到全覆蓋、高精準的預測瓦斯各種災害。

2.2.2 新型傳感器研制。大力發(fā)展本安、低功耗的無線傳感器，發(fā)展遠距離、非接觸式有害氣體測量，尤其是攻克激光CO和激光其他類有害氣體傳感器的應用難關。與新傳感器技術相結合，隨著數字化、智能化傳感器的不斷推進，提高煤與瓦斯突出綜合預警系統(tǒng)的抗干擾能力，實現無線傳輸智能網絡，提高預警系統(tǒng)的可靠性。

2.3 瓦斯預測技術

2.3.1 進一步完善分源預測法。

分源預測法特別對于新建礦井，是首選的礦井瓦斯涌出量預測方法。但是隨著我國煤礦采掘工藝與技術的發(fā)展，需開展綜放工作面瓦斯涌出量預測和分層開采涌出量預測等方法研究，以進一步完善瓦斯涌出量預測規(guī)范。

2.3.2 開展瓦斯涌出量動態(tài)預測技術研究。礦井實現動態(tài)預測可以真實反映具有動態(tài)行為的采掘工作面生產過程中的瓦斯涌出實際情形，使預測更具有針對性、時效性、可靠性，以適應現代礦井進行高產高效建設的需要，是今后發(fā)展的重點方向。

結束語

通過多年來廣大科技工作者和煤礦工作者的不斷努力，我國現有煤礦瓦斯防治技術的研究正逐步走向成熟，取得了一系列卓有成效的成果，為我國煤礦安全生產工作做出了巨大的貢獻。但隨著我國社會科學技術的進步，應用于煤礦的開采方法、開采工藝不斷變革，再加上我國對煤礦安全生產要求日益提高，對新技術、新裝備、提高管理水平等提出的新的要求。因此，要繼續(xù)加大技術和裝備研發(fā)力度，不斷完善科技創(chuàng)新體系，拓展新成果的椎廣應用范圍，提高科學管理水平，堅持以人為本，牢固樹立“安全是第一生產力”的觀念，全面提升煤礦安全技術與管理水平，是促進煤炭工業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的重要保障。

[1]王英明.煤礦瓦斯防治技術的現狀及發(fā)展方向[J].內蒙古煤炭經濟，2014.

[2]陳文勝，徐莉莉.淺談煤礦瓦斯防治技術[J].中國科技信息，2013.

[3]劉毅，張禹.我國煤礦瓦斯防治與抽采利用技術進展[J].煤炭科學技術，2013.