我国煤矿瓦斯防治技术的研究进展及发展方向

张建涛

中煤科工能源投资秦皇岛有限公司

我国煤矿瓦斯防治技术的研究进展及发展方向

张建涛

中煤科工能源投资秦皇岛有限公司

在我国一次性能源消费中煤炭一直占主导地位，瓦斯作为煤炭开采过程中的伴生产物，一直是威胁矿井安全生产的主要灾害之一，并且随着煤层开采条件的变化和开采工艺的变革，瓦斯灾害的防治难度不断增大。本文针对现有瓦斯防治技术存在的问题提出了未来瓦斯防治技术的发展设想。

煤炭瓦斯；防治技术；研究进展；发展方向

1.瓦斯防治技术研究进展

瓦斯对矿井安全的威胁主要有爆炸、煤与瓦斯突出和窒息几种形式，因此防治瓦斯灾害主要围绕防治瓦斯积聚、防治瓦斯爆炸及防治煤与瓦斯突出等几个方面入手。

1.1 煤与瓦斯突出防治技术

煤与瓦斯突出是煤矿动力现象之一，经过数十年的科学研究和煤矿生产实践，基本形成了以区域综合防突措施为主、局部综合防突措施为辅的“双四位一体”防突技术体系。我国执行“防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则”，使防突工作关口前移。

1.2 瓦斯煤尘爆炸防治技术

1.2.1 阻隔爆技术。传统瓦斯煤尘爆炸阻隔爆技术措施主要有：岩粉惰化隔爆技术、被动式阻隔爆技术和自动阻隔爆技术等，这些技术在煤矿已得到应用，而且发挥了相应的作用。新型的隔爆新技术主要有真空腔体隔爆技术、水幕阻隔爆技术、瓦斯阻燃抑爆系统技术和多孔介质阻隔爆技术等。目前我国在用的瓦斯抽采和利用系统的管路隔爆装置可概括为2种类型，自动灭火阻爆装置和机械式阻爆装置。

1.3 瓦斯预警与监测监控技术

我国于20世纪80年代初开始从国外引进安全监控系统并在部分煤矿使用。通过吸收和消化从国外引进的先进技术，同时结合我国煤矿的实际情况，煤矿安全监测监控系统在我国有了飞速发展，各种煤矿监测系统及其配套产品应运而生。监测监控系统也由早期的地面单微机监测监控发展为网络化监测监控以及不同监测监控系统的联网监测。

1.4 瓦斯预测技术

矿井瓦斯涌出量预测是矿井和采区通风设计、瓦斯抽采设计、瓦斯管理和煤层气资源评估的依据。目前普遍应用的主要有矿山统计法和分源预测法。矿山统计法是根据对本矿井或邻近矿井实际瓦斯涌出资料，经过统计分析得出矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的规律，以预测新采区或新矿井瓦斯涌出量的方法。

1.5 瓦斯抽采与利用技术

1.5.1 本煤层瓦斯抽采技术。本煤层瓦斯抽采主要针对开采煤层的瓦斯抽采或为消除开采层煤与瓦斯突出危险性，主要有顺层钻孔瓦斯抽采技术、穿层钻孔瓦斯抽采技术、交叉钻孔瓦斯抽采技术、水力化措施或控制爆炸等强化抽采技术以及顺层与穿层钻孔相结合的瓦斯抽采技术等。强化抽采技术是近年来的主要研究方向，主要有水力扩孔、水力割缝、水力压裂、高压空气爆破致裂、二氧化碳致裂和深孔控制爆炸等。

1.5.2 邻近层瓦斯抽采技术。目前邻近层瓦斯抽采主要采用顶底板瓦斯抽采巷抽采和钻孔抽采或二者结合抽采。顶板瓦斯抽采巷(或钻孔)布置的基本原则是将抽采巷或抽采钻孔的终孔点布置在覆岩采动裂隙“O”形圈内。瓦斯抽采巷根据布置方式不同分为走向高抽巷和倾向高抽巷。走向高抽巷又分为内错式走向高抽巷和外错式走向高抽巷2种。

2.瓦斯防治技术研究发展方向

2.1 煤与瓦斯突出防治技术

2.1.1 加强煤与瓦斯突出机理研究。当前突出综合假说已得到世界各国的普遍认同，但该假说只是定性地说明了突出原动力(地应力和瓦斯压力)和受力体(煤体)之间大致的能量和功的关系，至于数学描述突出的发生、发展和终止过程，则是突出机理研究方面一个更为复杂的课题。

2.1.2 提高突出危险性预测的准确性。不断完善现有突出预测方法，积极探索动态连续非接触式预测方法，不断提高突出危险性预测的准确性。各矿井就根据自身具体条件，积极研究适用于本矿井的突出预测敏感指标和临界值，保障矿井的安全生产。

2.2 瓦斯预警与监控方面

2.2.1 智能化系统。煤与瓦斯突出预警与监测监控系统要与物联网、互联网、云计算等新一代信息技术相融合，结合瓦斯涌出量预测预报法、瞬变电磁法、声发射法，以及煤岩变形、压力突变等，进行综合预测报警，使得煤与瓦斯突出综合预警技术做到全覆盖、高精准的预测瓦斯各种灾害。

2.2.2 新型传感器研制。大力发展本安、低功耗的无线传感器，发展远距离、非接触式有害气体测量，尤其是攻克激光CO和激光其他类有害气体传感器的应用难关。与新传感器技术相结合，随着数字化、智能化传感器的不断推进，提高煤与瓦斯突出综合预警系统的抗干扰能力，实现无线传输智能网络，提高预警系统的可靠性。

2.3 瓦斯预测技术

2.3.1 进一步完善分源预测法。

分源预测法特别对于新建矿井，是首选的矿井瓦斯涌出量预测方法。但是随着我国煤矿采掘工艺与技术的发展，需开展综放工作面瓦斯涌出量预测和分层开采涌出量预测等方法研究，以进一步完善瓦斯涌出量预测规范。

2.3.2 开展瓦斯涌出量动态预测技术研究。矿井实现动态预测可以真实反映具有动态行为的采掘工作面生产过程中的瓦斯涌出实际情形，使预测更具有针对性、时效性、可靠性，以适应现代矿井进行高产高效建设的需要，是今后发展的重点方向。

结束语

通过多年来广大科技工作者和煤矿工作者的不断努力，我国现有煤矿瓦斯防治技术的研究正逐步走向成熟，取得了一系列卓有成效的成果，为我国煤矿安全生产工作做出了巨大的贡献。但随着我国社会科学技术的进步，应用于煤矿的开采方法、开采工艺不断变革，再加上我国对煤矿安全生产要求日益提高，对新技术、新装备、提高管理水平等提出的新的要求。因此，要继续加大技术和装备研发力度，不断完善科技创新体系，拓展新成果的椎广应用范围，提高科学管理水平，坚持以人为本，牢固树立“安全是第一生产力”的观念，全面提升煤矿安全技术与管理水平，是促进煤炭工业健康可持续发展的重要保障。

[1]王英明.煤矿瓦斯防治技术的现状及发展方向[J].内蒙古煤炭经济，2014.

[2]陈文胜，徐莉莉.浅谈煤矿瓦斯防治技术[J].中国科技信息，2013.

[3]刘毅，张禹.我国煤矿瓦斯防治与抽采利用技术进展[J].煤炭科学技术，2013.