矿井瓦斯防治技术在我国的研究进展及发展方向

矿井瓦斯防治技术在我国的研究进展及发展方向

冯扬波

(山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司山西高平048400)

摘要：近些年来，国内关于瓦斯治理的研究不断的深入，瓦斯防治水平整体上得以提升，国内矿井安全生产局面有了较为明显的改观，尽管如此，但是煤炭行业的百万吨死亡率与西方发达国家相比，仍是处于高位，存在不小的差距。对矿井瓦斯防治技术研究能有效的促进矿井安全生产，大幅降低瓦斯事故的发生概率，文中从瓦斯防治技术现状出发，总结瓦斯防治技术，并提出了瓦斯防治技术的发展方向，以期能对促进瓦斯治理水平的提升提供有益借鉴。

关键词：瓦斯防治；矿井安全；研究进展

引言

随着矿井开采强度的不断增加，矿井的开采深度逐年递增，矿井面临的各种灾害不断的凸显，瓦斯治理难度也不断的增加。因此，加大对矿井瓦斯灾害治理技术的研究，对保证我国矿井安全生产具有重要的现实意义。

1、瓦斯综合防治的重要性

在中国矿井生产事故中，瓦斯爆炸事故占据了较大的比例，根据国家矿井安全监察局事故查询系统，2014年—2017年8月，共发生瓦斯事故76起，死亡608人，受伤105人，分别占总事故起数的48.4%，占总死亡人数的57.7%，占总受伤人数的68.2%。2017年全国矿井共发生瓦斯事故23起，死亡183人。按发生省份统计2014年—2017年矿井瓦斯事故可以知道，贵州省瓦斯事故和伤亡人数最多，占总瓦斯事故的22.368%，占总伤亡人数的25.105%；其次是四川省，占总瓦斯事故的13.158%，占总伤亡人数的18.654%。瓦斯爆炸事故具有破坏性大、危害严重等特点，给人们的生命财产安全造成巨大的威胁，因此，瓦斯防治对于预防瓦斯爆炸事故有十分重要的意义。瓦斯爆炸事故是由诸多原因造成的，包括自然因素、管理因素、技术水平因素等，瓦斯爆炸事故是多种因素共同作用的结果。一般认为，最根本的原因是瓦斯综合防治工作不到位。引起瓦斯爆炸事故的原因主要是足够量的瓦斯遇到了大量空气和火源，其中，足量的瓦斯是导致瓦斯爆炸事故的重要因素，在瓦斯爆炸事故的形成过程中承担着重要角色。在井下作业过程中会产生大量瓦斯，但如果能把瓦斯的浓度控制在一定范围内，即使有火源和空气，同样不会导致瓦斯爆炸事故的发生。根据瓦斯爆炸事故原因，可以得出结论：在日常井下作业过程中，除了要尽量避免出现大量火源外，更重要的是要对瓦斯进行科学而有效的防治，瓦斯防治工作是避免瓦斯爆炸、保证井下作业安全的重要措施，应当引起高度重视。井下作业的工作环境和瓦斯的形成虽然包含诸多化学反应，瓦斯积聚的条件具有复杂性，存在较多的不安全因素，但只要在日常井下作业过程中利用科学的手段、先进的技术、恰当的管理方法，对井下作业的各个环节进行严格管理，做好瓦斯防治工作，就可以有效避免由于瓦斯积聚导致浓度过高造成瓦斯爆炸事故等不安全事故。综上所述，矿井井下作业过程中，做好瓦斯防治工作对于保证安全生产、保障矿井职工的生命财产安全、防止瓦斯爆炸事故的发生具有不可忽视的作用。

2、矿井瓦斯灾害防治技术分析

2.1矿井通风技术

在进行矿井开采时，借助矿井通风技术可以实现对矿井瓦斯浓度的有效稀释，但是目前我国大部分高瓦斯突出矿井都或多或少存在风流调节空难、通风系统复杂、风量不足、稳定性差与风流控制难度较大等问题，其会影响矿井的通风效果。要想使上述问题得到有效解决，则需要适当增加矿井的供风量和进回风巷道，选择更大功率的通风设备，并对已有的通风网络进行改善和优化，从而有效降低通风阻力。同时还需要提高通风系统的稳定性和可调控性，并对现有的采掘部署进行相应调整，并对通风设施进行完善，以更好地达到生产集约化管理的目的。在提升矿井开采能力阶段，会在一定程度上受限于瓦斯浓度，当加大通风量时，会使巷道中的氧气浓度增加，从而加速煤炭的自燃，严重的时候还会诱发煤尘爆炸事故。

2.2瓦斯抽放技术

1）长钻孔预裂控制爆破技术。其主要是通过对煤层的有效控制，来达到预裂爆破的目的。该技术可以使煤体产生裂隙，从而有效释放其应力，提高煤层透气性，降低煤体中的瓦斯浓度。在爆破过程中，为了在使煤层致裂的同时，而不对顶板造成破坏，则需要根据实际情况来选择炸药配方，制定一套科学、合理的爆炸流程。大量的研究和实践发现，低威力炸药一般具有爆炸峰值低、起爆速度慢、作用时间长等特点，其可以得到比较理想的致裂效果。2）水力扩孔技术。在进行矿井开采过程中，孔径越大，则会增加钻孔煤壁暴露面积，从而获得比较理想的瓦斯排放和应力释放效果。在进行单大直径钻孔施工过程中，通常会面临着排渣困难、垮孔严重、成孔长度短、钻机负荷呈几何倍数增加等问题，因此需要采取有效措施予以解决。水力扩孔技术借助钻机打成小孔径钻孔，选择既能够自行旋转，又可以喷出高压水射流的高压水射流器，实现对钻孔周围煤体的旋转式切割。沿着钻孔轴向进行钻进，可以实现对钻孔的径向连续扩孔，并且随着钻孔直径的不断扩大，可以有效提高煤层暴露面积，并进一步增大煤层卸压范围，对于加大煤层瓦斯的排放具有非常理想的效果。

2.3气体水合技术

在CH4小分子气体分解过程中，气体水合物具有高密度吸收与固定吸收热量的特点，可以将表面活性剂添加至水中，以促使水合物的形成，并推动煤层中瓦斯朝着水合物的形态转化。在矿井开采过程中，处于水合状态下的瓦斯能够吸收大量的热，在对煤层进行爆破的过程中，不会瞬间分解形成高压瓦斯流，在一定程度上使瓦斯突出事故得到有效缓解。对非突出高瓦斯煤层，借助气体水合技术可以使煤层中的瓦斯在开采的过程中均匀涌出，这样既可以有效消除瓦斯集中所引发的瓦斯超限问题，而且还可以实现对瓦斯爆炸事故的有效控制。

3、瓦斯防治技术发展方向

1）瓦斯预测手段发展方向。进一步分析完善瓦斯预测的分源预测法。瓦斯分源预测法的应用特别是对于新建矿井是首先得瓦斯涌出量预测方法。随着国内的矿井开采工艺的不断发展，需要进一步开展综采或者综放工作面的瓦斯涌出量预测工作，瓦斯分源预测法等技术手段，进一步加强对瓦斯涌出预测的规范性工作。2）瓦斯抽采措施与利用。针对某些矿井煤层透气性较低，瓦斯抽查效果不佳、缺少对瓦斯增透效果监测技术评价等现实问题，开展对煤层增透措施效果的立体监测技术，大幅度提高矿井井下低透气性煤层的瓦斯抽采效果。加大对瓦斯抽采设备的研发力度，开展松软煤层的钻进设备的成套研制及推广力度。3）瓦斯综合防突及监测手段。加强对瓦斯防治机理的研究，当前关于瓦斯突出机理的研究成果已经得到了世界范围内较多国家的认可，但是瓦斯突出假说只是解决了瓦斯突出的某些问题，对瓦斯突出的研究不够全面；瓦斯预测结果的准确性需要提升，不断的完善瓦斯预测手段，强化瓦斯预测技术；加强对瓦斯智能检测系统的研究与应用，对新型的矿井传感器加大研发力度及推广力度，大力度的开展本安型、功耗低的传感器的应用工作。

结束语

通过近些年来广大的科技工作者的共同努力，国内矿井瓦斯防治水平得到了明显的提升，瓦斯防治技术也取得了长足的进展，但是国内瓦斯防治仍然面临不少的困难。因此，需要加大对矿井安全方面的投入，积极开展课题研究树立正确的生产观念，全面提升矿井的安全生产水准和管理水平。

参考文献:

[1]张占胜.矿井瓦斯防治技术的现状与存在的问题[J].云南化工,2017,44(09):100-102.

[2]王春海,许香元.瓦斯防治技术措施应用实践[J].煤炭与化工,2016,39(03):54-55+59.

[3]宁德义.我国矿井瓦斯防治技术的研究进展及发展方向[J].矿井安全,2016,47(02):161-165.