煤礦瓦斯防治技術現狀與問題

白龍西，李德仁，文 浩，李會鵬

(1.彬縣煤炭有限責任公司，陜西 咸陽 712000；2.陜西華彬雅店煤業有限公司，陜西 彬州 713500)

0 引言

瓦斯事故是常見的煤礦生產安全問題，屬于煤礦發展行業的基本災害，給我國煤礦產業的正常運行以及可持續發展造成了嚴重影響。根據多次實地考察報告可知，常見的煤礦瓦斯事故主要包括瓦斯混合氣體的爆炸，煤與瓦斯的突出，瓦斯窒息等，文章主要從目前我國的煤礦事業發展實況出發，對現有的煤礦企業瓦斯治理工藝進行了探討，發現雖然現階段的瓦斯事故處理成效較好，但還存在許多細節問題，故更加深入地探討了后續瓦斯事故處理工藝，為實現煤礦事業發展的安全、高質、高效生產提供借鑒。

1 我國煤礦領域瓦斯治理工藝的現狀

1.1 煤層間瓦斯抽取工藝

礦井中的瓦斯抽采過程基本上是在地面上方，朝向煤層儲氣空間的天然氣抽取管道的安裝，或者是在井底的鉆探過程，這個過程依托的主要是特殊的瓦斯管道，特殊的氣體通風管道將氣體輸送到地面進行存儲、發電等。在煤層空間實施瓦斯抽采，不僅有效地預防和控制了地下瓦斯災害的發生，而且還提高了液化瓦斯能源的利用率，在一定程度上幫助緩解國家天然氣資源緊缺問題。在20世紀50年代，東北礦區在我國的瓦斯抽采技術實踐中處于領先地位，在我國的煤氣利用技術中起著領導作用。進入21世紀以來，隨著我國煤田地下開采技術的成熟和改進，煤礦瓦斯開采技術依賴于地下挖掘和侵入式挖掘。我們國家的開采技術在趨近成熟的階段內，也經歷了許多艱難險阻，是通過井下施工瓦斯抽采鉆孔對高滲透性煤層實施瓦斯氣的預抽采，后期出現發展成依托穿層打孔，對相鄰的煤層中的瓦斯氣體進行抽采，再之后，開始應用更加成熟的技術。我國的煤層瓦斯抽采技術發展到如今大體經歷了4個階段，近幾年我國的煤層瓦斯抽采技術發展越來越好，但與發達國家相比我國煤礦瓦斯抽取工藝尚有差距。

1.2 礦層瓦斯的連續性監測技術

煤礦瓦斯濃度的現場連續監測過程，是指在煤礦主巷道和瓦斯涌出區域安裝瓦斯監測裝置，實現對煤礦瓦斯涌出量的實時在線監測，并確定瓦斯濃度。預先設置的限值通過檢測系統自動顯示并在需要時快速關閉電源來確保煤礦生產操作的安全。由于我國高端設備生產質量和采礦工程技術水平的不斷提高，我國大多數煤礦都建立了更加先進，更加完善的監測監控制度，瓦斯監測職能機構也有所完善。但是，由于煤層結構復雜性和技術管理的多樣性，煤礦事業發展中的瓦斯防治工作仍然有很多缺陷。

2 煤礦瓦斯防治技術的現狀與存在的問題

2.1 煤層瓦斯數據收集不足，瓦斯含量和突出等級等預測誤差大

在煤礦開采前預測并確定瓦斯含量和爆炸等級，是煤礦開采時瓦斯氣體爆炸、泄露的預防和控制工作的重要指南。但由于技術限制，現階段想要收集完整的煤層瓦斯數據難度系數非常高，而不精準的數據容易導致較大的預測誤差，造成瓦斯含量和爆炸等級不準確。另外，預測過程必須使用先前的數據，但是數據本身并不準確。當用于預測時，它不可避免地會增加誤差。然后，在數據收集過程中，由于某些數據或人為導致的錯誤收集，降低了預測結果的準確性和完整性，也會增加預測錯誤。

2.2 煤礦機械化生產水平較低，瓦斯防治技術和設備相對落后

我國煤礦開采經歷了炮采—普采—高檔普采—綜合機械化采煤階段?，F階段受到生產成本和煤礦自然條件的限制，我國的煤礦開采條件仍處于低端狀態，礦井機械化程度非常低，瓦斯防治工作不到位，尤其是不先進的瓦斯監測技術以及落后的設備，嚴重影響了井下瓦斯含量的數據準確性，不能及時預警可能發生的安全事故，導致瓦斯防治工作難度系數進一步提高。

3 提高煤礦瓦斯防治能力的對策探究

3.1 加強煤礦瓦斯防治基礎理論研究

防治煤礦開采中的瓦斯事故，首先要對瓦斯防治的基礎理論進行了解。

瓦斯防治預警研究：要深入研究瓦斯富集區域的分布特點，明確瓦斯地質可能造成的災害，探究其生成機理，做好危險預警。尤其要重視典型地質條件下的瓦斯含量以及分布原理，通過預測預報技術以及基礎理論知識明確瓦斯多分布區域的危險性，并且通過一定的預警方式，盡量降低瓦斯事故造成的煤礦安全開采事故，提高煤礦開采的安全性。

煤巖瓦斯動力災害機理研究：深入研究煤巖瓦斯動力災害機理，做好控制方式探索。瓦斯災害并不是單一的災害類型，而是多種的復合性的災害演化，常見的煤礦災害有瓦斯爆炸，主要表現為煤與瓦斯突出、瓦斯窒息、沖擊地壓等等，瓦斯爆炸是涉及范圍最廣、災害性最大、最易發生的事故，無論是預防還是解決，都要了解清楚瓦斯事故的基礎原理，瓦斯事故的具體演化過程、分布區域、造成災害的具體原因等；再結合先進儀器及先進技術量化災害的具體表現。眾所周知，煤礦安全事故并不只是單一因素造成的，瓦斯安全問題同樣如此，工作人員應該研究多因素耦合條件下的動力災害演化過程，基礎條件下可以通過大型的物理模擬明確各種因素的不同影響，分析造成安全事故的最主要原因，通過三位一體的研究方式，明確揭示其耦合機制和演化規律。

增透機理及高效瓦斯抽采研究：增透機理及高效瓦斯抽采的基礎研究也是現階段煤炭企業發展最應該深入研究的內容之一，如何開采低透氣性煤層是研究的重中之重。技術人員需要結合理論知識，通過物理實驗，明確井上、下聯合瓦斯抽取機理，研究其滲透規律，明確各種抽采條件以及外界因素影響是否會造成瓦斯的泄露等問題。

瓦斯抽采問題研究：深入研究瓦斯抽采過程中各類問題出現的原因，煤礦開采過程中瓦斯爆炸機理以及傳播規律。

3.2 建立和完善煤礦瓦斯監測監控體系，加強瓦斯預測力度

近幾年，我國煤礦事業發展有了質的飛躍，但是在煤礦事業發展的同時，也存在煤炭資源愈發緊缺，瓦斯事故頻發等問題。煤礦開采監管系統的不完善，開采管理制度的不健全是這些問題難以解決的主要原因之一，一個完善的瓦斯安全預測預報系統，不僅需要明確井下的瓦斯濃度，瓦斯具體分布情況，還需要實時動態監測井下情況，確保在井下瓦斯超限時第一時間發現并提出有效的解決方案，避免發生不安全事故。通過經驗積累發現，地形、地域特點也能夠合理預測瓦斯含量，提高開采安全性，目前較為常用的預測法有3種：①通過煤層區域分布特點來預測。②通過不同區域、不同密度的分布情況進行局部預測。③結合各種往期數據進行預測。

3.3 加強煤礦瓦斯防治技術與裝備研發

加強對瓦斯問題的防治技術設備研發主要從以下幾點出發。

單一煤層典型地質條件下采煤影響區的卸壓瓦斯抽采技術，提高單一煤層典型地質條件下的煤層滲透，在單一煤層典型地質條件下從地表井中抽采，包括關鍵技術和設備，天然氣關鍵技術，以及在單一煤層典型地質條件下的從井上、下提取復雜氣體的關鍵技術和設備。①深入研究井上、下聯合抽取煤層瓦斯的關鍵技術，要注重井下生產安全設施以及地面的控制設備的深入研究。②深入研究高瓦斯涌出煤層瓦斯抽采的技術設備與裝備研究，要注重其關鍵技術以及設備的研究，結合傳統技術及理論知識體系，勇于改革創新，發展新技術、新工藝。③各種瓦斯抽采關鍵技術的研究側重點不同，例如：高瓦斯特厚急傾斜易自燃煤層瓦斯抽取關鍵技術研究的側重點就在于井下大范圍滲透技術以及設備。④為了提升檢測精度，從根源上預防瓦斯安全事故的發生，也要深入研究井下高精度的研究技術，通過先進的測定技術進行大范圍的高精度的超前檢測，通過微震檢測以及地質雷達檢測確定井下的瓦斯濃度，提高開采安全性。

4 結語

煤礦產業是國家經濟發展的重要支柱之一，瓦斯事故的出現嚴重影響了煤礦產業發展，無論是國家還是煤礦企事業單位都高度重視瓦斯防治工作。結合先進理論和安全開采技術避免瓦斯爆炸或者瓦斯窒息事故的出現，加強煤礦產業發展管理力度，提高安全意識，促進煤礦產業的安全穩定發展。