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(shù)的研究進(jìn)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(fèi)中煤炭一直占主導(dǎo)地位，瓦斯作為煤炭開采過程中的伴生產(chǎn)物，一直是威脅礦井安全生產(chǎn)的主要災(zāi)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(zāi)害的防治難度不斷增大。本文針對現(xiàn)有瓦斯防治技術(shù)存在的問題提出了未來瓦斯防治技術(shù)的發(fā)展設(shè)想。

煤炭瓦斯；防治技術(shù)；研究進(jìn)展；發(fā)展方向

1.瓦斯防治技術(shù)研究進(jìn)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(zāi)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(gè)方面入手。

1.1 煤與瓦斯突出防治技術(shù)

煤與瓦斯突出是煤礦動(dòng)力現(xiàn)象之一，經(jīng)過數(shù)十年的科學(xué)研究和煤礦生產(chǎn)實(shí)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(shù)體系。我國執(zhí)行“防突工作堅(jiān)持區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補(bǔ)充的原則”，使防突工作關(guān)口前移。

1.2 瓦斯煤塵爆炸防治技術(shù)

1.2.1 阻隔爆技術(shù)。傳統(tǒng)瓦斯煤塵爆炸阻隔爆技術(shù)措施主要有：巖粉惰化隔爆技術(shù)、被動(dòng)式阻隔爆技術(shù)和自動(dòng)阻隔爆技術(shù)等，這些技術(shù)在煤礦已得到應(yīng)用，而且發(fā)揮了相應(yīng)的作用。新型的隔爆新技術(shù)主要有真空腔體隔爆技術(shù)、水幕阻隔爆技術(shù)、瓦斯阻燃抑爆系統(tǒng)技術(shù)和多孔介質(zhì)阻隔爆技術(shù)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(dòng)滅火阻爆裝置和機(jī)械式阻爆裝置。

1.3 瓦斯預(yù)警與監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)

我國于20世紀(jì)80年代初開始從國外引進(jìn)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(jìn)的先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)結(jié)合我國煤礦的實(shí)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(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)也由早期的地面單微機(jī)監(jiān)測監(jiān)控發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測監(jiān)控以及不同監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測。

1.4 瓦斯預(yù)測技術(shù)

礦井瓦斯涌出量預(yù)測是礦井和采區(qū)通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽采設(shè)計(jì)、瓦斯管理和煤層氣資源評估的依據(jù)。目前普遍應(yīng)用的主要有礦山統(tǒng)計(jì)法和分源預(yù)測法。礦山統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)對本礦井或鄰近礦井實(shí)際瓦斯涌出資料，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得出礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，以預(yù)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(shù)

1.5.1 本煤層瓦斯抽采技術(shù)。本煤層瓦斯抽采主要針對開采煤層的瓦斯抽采或?yàn)橄_采層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，主要有順層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)、穿層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)、交叉鉆孔瓦斯抽采技術(shù)、水力化措施或控制爆炸等強(qiáng)化抽采技術(shù)以及順層與穿層鉆孔相結(jié)合的瓦斯抽采技術(shù)等。強(qiáng)化抽采技術(shù)是近年來的主要研究方向，主要有水力擴(kuò)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(shù)。目前鄰近層瓦斯抽采主要采用頂?shù)装逋咚钩椴上锍椴珊豌@孔抽采或二者結(jié)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(diǎn)布置在覆巖采動(dòng)裂隙“O”形圈內(nèi)。瓦斯抽采巷根據(jù)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(nèi)錯(cuò)式走向高抽巷和外錯(cuò)式走向高抽巷2種。

2.瓦斯防治技術(shù)研究發(fā)展方向

2.1 煤與瓦斯突出防治技術(shù)

2.1.1 加強(qiáng)煤與瓦斯突出機(jī)理研究。當(dāng)前突出綜合假說已得到世界各國的普遍認(rèn)同，但該假說只是定性地說明了突出原動(dòng)力(地應(yīng)力和瓦斯壓力)和受力體(煤體)之間大致的能量和功的關(guān)系，至于數(shù)學(xué)描述突出的發(fā)生、發(fā)展和終止過程，則是突出機(jī)理研究方面一個(gè)更為復(fù)雜的課題。

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

2.2 瓦斯預(yù)警與監(jiān)控方面

2.2.1 智能化系統(tǒng)。煤與瓦斯突出預(yù)警與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)要與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)相融合，結(jié)合瓦斯涌出量預(yù)測預(yù)報(bào)法、瞬變電磁法、聲發(fā)射法，以及煤巖變形、壓力突變等，進(jìn)行綜合預(yù)測報(bào)警，使得煤與瓦斯突出綜合預(yù)警技術(shù)做到全覆蓋、高精準(zhǔn)的預(yù)測瓦斯各種災(zāi)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(yuǎn)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(yīng)用難關(guān)。與新傳感器技術(shù)相結(jié)合，隨著數(shù)字化、智能化傳感器的不斷推進(jìn)，提高煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)無線傳輸智能網(wǎng)絡(luò)，提高預(yù)警系統(tǒng)的可靠性。

2.3 瓦斯預(yù)測技術(shù)

2.3.1 進(jìn)一步完善分源預(yù)測法。

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

2.3.2 開展瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)預(yù)測技術(shù)研究。礦井實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)預(yù)測可以真實(shí)反映具有動(dòng)態(tài)行為的采掘工作面生產(chǎn)過程中的瓦斯涌出實(shí)際情形，使預(yù)測更具有針對性、時(shí)效性、可靠性，以適應(yīng)現(xiàn)代礦井進(jìn)行高產(chǎn)高效建設(shè)的需要，是今后發(fā)展的重點(diǎn)方向。

結(jié)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(xiàn)有煤礦瓦斯防治技術(shù)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(chǎn)工作做出了巨大的貢獻(xiàn)。但隨著我國社會科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)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(chǎn)要求日益提高，對新技術(shù)、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(shù)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(yīng)用范圍，提高科學(xué)管理水平，堅(jiān)持以人為本，牢固樹立“安全是第一生產(chǎn)力”的觀念，全面提升煤礦安全技術(shù)與管理水平，是促進(jìn)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(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014.

[2]陳文勝，徐莉莉.淺談煤礦瓦斯防治技術(shù)[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(shù)進(jìn)展[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013.