煤矿瓦斯防治与利用及碳排放关键问题研究

任习伟

（郑煤集团（登封）教学二矿有限公司，河南 登封 452482）

1 引言

我国是能源大国，在众多种类的能源中，煤和瓦斯的利用率是相对较高的，同时人们对煤以及瓦斯的需求也相对较高。为了满足人们对煤与瓦斯日益增高的需求，我国就要对大量的煤矿进行开采，并且要在保证质量的情况下进行开采，因为这样才能提高煤矿的利用率，减少浪费。随着我国科学技术的进步，我国已经可以做到对煤矿进行深层次的开采了，并且在开采的过程中发现，在煤矿内部往往会伴有瓦斯存在。瓦斯具有双面性，正确开采可以为人民生活以及工业活动等等利用，但是如果没有做到正确开采，就很容易造成安全隐患，因为瓦斯是有毒性气体，并且有爆炸性。同时，在对煤矿开采的过程中会涉及环境污染问题，因为在对煤矿进行开采的过程中会排放大量的碳。所以在开采过程中应该应用先进的科学技术尽量控制碳排放，因为大量的碳排放会污染环境，所以应该在控制碳排放的前提下对煤矿以及瓦斯进行合理开采。

2 与煤矿瓦斯有关的关键科学问题

在对煤矿进行开采的过程中，还会对煤矿的内部环境进行研究。经过多年的研究发现，虽然大部分煤矿内部都会伴有瓦斯存在，但是处于不同地址条件下的煤矿伴随的瓦斯量、瓦斯密度以及瓦斯质量等等都是不一样的。并且在不同地址条件下对瓦斯进行开采所要面对的环境、需要注意的事项以及开采的方法、方案等等都是不一样的，所以在对煤矿进行开采的时候，要根据具体问题进行具体分析，并且选择合适的开采方案。根据调查显示，在对煤矿进行开采时，主要问题有以下几个，分别是煤层变质变形与瓦斯吸附问题、构造煤结构与瓦斯赋存问题、深部煤炭开采瓦斯问题以及煤矿瓦斯异常区地球物理探测与预测问题。

2.1 煤层变质变形与瓦斯吸附问题

煤矿由大量煤岩组成，而煤岩是一种有机岩石，与其他岩石不同，煤岩的结构特别复杂，煤岩具有低杨氏模量以及高泊松比，所以煤岩在变质和变形行为上有很多大不同，进而在不同条件下，瓦斯在对煤层进行吸附以及解吸时，都会产生不同的特征。因为地质环境等条件的不同，煤会产生不同程度的变质，进而其孔隙结构就不一样；而孔是煤进行气流流通的根本，所以孔隙结构不一样，就会导致煤的透气性不同。根据调查显示，煤岩的变质程度与瓦斯吸附量成正相关的关系，因为煤岩在产生变质的过程中会产生大量的孔隙，虽然孔隙较小，属于纳米级别，但是依然会增加煤比面积，而煤比面积越大，瓦斯的吸附能力越强，所以其吸附量就会增多。

2.2 构造煤结构与瓦斯赋存问题

不同地区的地质环境以及自然环境是不一样的，所以不同地区的煤矿的形成条件都是不一样的，进而煤矿的内部结构、环境等等都会存在很大差异。同时，因为地域不一样，不同地区的地质都会经过不同的演化过程，而不同的演化过程会对煤矿造成不同的影响，进而其内部结构就会根据演化而发生改变。并且经过调查研究发现，演化不仅会对煤矿的内部结构造成影响，其还会对煤层瓦斯的赋存以及分布造成影响，这就会给开矿工作带来很大困难。所以要想顺利、安全的开矿，可以通过构造煤结构来研究瓦斯的赋存问题。

2.3 深部煤炭开采瓦斯问题

在对煤矿进行开采的时候要尽量做到深层开采，因为这样才能避免浪费的现象发生。但是在对深层煤矿进行开采的时候有很多注意事项，因为煤矿深层环境与浅层环境是存在很大区别的，很多在浅层煤矿区不会出现的问题，在深层煤矿区都会出现，比如压力问题、透气性问题以及温度问题等等。并且煤矿开采的越深，越容易产生危险，比如矿震，就是因为含气多孔介质和储气构造在开挖卸荷和高压吸附瓦斯解吸膨胀耦合作用而产生的。

3 与煤矿瓦斯有关的关键技术问题

3.1 煤与瓦斯突出及其预防治理

在对煤矿进行开采的过程中，煤与瓦斯突出的危险系数很大，想要预防这种危险发生，就要增强煤矿的空气流通程度，同时还要对瓦斯突出进行合理的预防。预防工作过主要分为两方面，分别是瓦斯突出预测以及优化瓦斯抽采技术。

瓦斯预测可以根据地质结构特点、煤的普氏系数、瓦斯密度以及瓦斯含量等等影响因素进行预测，并且还可以通过敏感瓦斯指标对煤层是否容易产生突出危险进行评价，比如瓦斯含量、最大钻屑量Smax以及钻屑瓦斯解吸指标K1等等。如果评价的结果是容易产生突出危险，那么就根据相应的指标采取不同的预防措施。同时，还可以优化瓦斯的抽采技术来降低突出的发生率。我国科学技术已经有了质的飞跃，所以可以选取合适的科学技术应用到瓦斯的抽采中。

3.2 煤与瓦斯共采及其资源利用

煤与瓦斯都是可利用的资源，同时在很大程度上，煤与瓦斯都是共同存在的，所以在开采时就要考虑全面，避免因为对其中一个的开采而造成另一种资源的浪费。但是在实际的开采的过程中，因为二者的开采条件以及贮存条件不一样，所以在开采的时候难免会产生浪费。所以为了尽量将浪费降到最低，就要在开采之前进行合理的调查，对二者的价值进行分析，然后在开采的时候进行合理的取舍。

3.3 煤炭开发中的碳排放及其环境保护

根据调查显示，造成环境污染的污染源中，最大污染源之一的就是碳排放，碳排放不仅会造成全球变暖，还会影响空气质量，所以就应该合理地控制碳排放。在对煤矿进行开采的过程中，就难免会产生碳排放，所以为了合理地控制碳排放量，就应该在开采的过程中运用相关的科学技术对碳排放进行处理。

4 结语

为了开采到更多的能源，在对煤矿进行开采的时候就要尽量做到深层开采，但是开采的越深，危险系数就会越大，所以对煤矿进行科学合理的开采是很有必要的。并且在开采的过程中还要注意碳排放问题，因为过多的碳排放会对环境造成严重的污染。所以怎样在控制好碳排放的情况下，对煤矿进行科学合理的开采会是以后研究的重点，希望本篇论文对如何在控制好碳排放的前提下，对煤矿进行科学合理的开采有所帮助。