瓦斯抽采技术文学宽教授

瓦斯事故发生104次，国有重点煤矿24次，国
有地方煤矿9次，乡镇煤矿71次，按企业性质
所占比例如图。
随着矿井向深部发展，逐渐出现矿 压显现强烈、冲击地压和煤与瓦斯突 出危险性加大的趋势。
2009年11月21日发生在黑龙江龙煤 集团鹤岗分公司新兴煤矿500m深处的 煤与瓦斯突出引发的瓦斯爆炸说明：
深井煤与瓦斯突出给煤矿造成的灾 害更为巨大。
我国提出的治理瓦斯”先抽后采、 以风定产、监测监控”的十二字方反映 了煤矿瓦斯防治的客观规律和基本要求， 凝聚了血的教训，是煤矿安全生产实践 经验的概括和总结。
“先抽后采”对防范瓦斯事故具有 釜底抽薪、源头治本的作用，我国高瓦 斯矿井在瓦斯防治中得到了广泛的应用。
2.2 矿井抽采瓦斯的意义
2.2.1高效本质安全型矿井建设的需要
2006年采气量达32.4亿m3，利用
总量超过11.5亿m3，利用率35.5%。
按2010年抽采煤层气100亿m3计算， 将折合1250万吨原煤。
我国瓦斯抽采和综合开发利用 成功的典型矿区巳有很多，如淮南、 晋城、阳泉、抚顺、松藻等，目前 晋城煤业集团煤层气巳广泛用于发 电、民用燃气与采暖、汽车燃料、 工业燃料等领域。
我国高瓦斯和瓦斯突出矿井占全国(国有)矿井的
一半左右，而且矿井瓦斯涌出量和煤层的突出危险 性随开采深度的增加迅速增大。 如淮南各矿瓦斯绝对涌出量已达820m3/min，随 着开采延深每年以100-150m3/min递增，9 对矿井平
均采深-780m，全部是煤与瓦斯突出矿井。
。
长期以来，瓦斯己成为我国煤矿安全生产的最
新兴煤矿重特大瓦斯爆炸事故：
黑龙江省龙煤集团新兴煤矿在地质构造复杂、 500m深处的三水平南二石门15号煤层探煤巷， 爆破作业诱发煤(岩)与瓦斯突出； 突出的瓦斯逆流进入二段胶带机巷，在二水 平南大巷与新鲜风流汇合，然后进入二水平卸 载巷附近区域，达到瓦斯爆炸界线；
卸载巷电机车架线并线夹接头产生电火花引 起瓦斯爆炸。造成108人死亡，133人受伤。
省
省
省
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北
西
宁
林
龙
苏
徽
西
东
南
南
川
庆
州
南
西
肃
河
山
辽
吉
黑江ຫໍສະໝຸດ 安江山河
湖
四
重
贵
云
陕
甘
中
煤
集
团
2.2 1988年以来我国抽采量变化
抽放量（亿m 3 )
50.00 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00
47.35
26.14 23.00 18.66 15.21 6.30 7.29 6.00 8.35 9.84 7.42 8.67 11.46
“先抽后采、煤气共采” 的绿色 开采理念，符合煤炭工业安全、高效、 洁净的可持续发展的需要。
3.我国瓦斯抽采历史
我国瓦斯抽采的历史可追溯到1637年，《天工 开物》记载有利用竹管引排煤中瓦斯的方法。
1938年，抚顺龙风矿首次利用抽采泵进行采空区 抽采。 上世纪50年代在抚顺、阳泉、天府和北票局开展 矿井抽采瓦斯；
相当于450多亿吨标准煤或350多亿吨标准油，与
陆上天然气资源量(38万亿m3)相当。
煤层气资源的开发利用得到国家高度重视，鼓励
瓦斯抽采利用，变害为利，促进煤层气产业化发展。
目前，我国煤层气开发巳成为发展前景广阔的
新兴产业。据统汁，2005年采气量达23亿m3，利用总 量超过10亿m3，利用率43%。煤层气发电装机容量巳 达20万千瓦。
安
避难硐室建设要求
全
培
训
1.我国煤矿灾害概况
我国煤炭资源丰富，分布地域广阔， 但煤层赋存条件差异大，含瓦斯煤层多， 瓦斯储量大，煤与瓦斯突出严重。 我国现有国有重点井工矿为701个、 地方国有矿井1650个，其中高瓦斯矿井和 突出矿井有1034个，占全国国有矿井总数 的44%。
瓦斯给煤矿生产带来极大的危害， 尤其是瓦斯、煤尘爆炸和突出事故灾害， 在我国无论是发生的次数或者是伤亡的 人数均居于煤矿“五大”自然灾害之首。 建国60年来，我国一次死亡l00人以上 的特别重大事故25次，死亡3930人，其 中瓦斯灾害占18次，死亡2447人。
2011年初以来煤矿发生的20起重大以 上事故中，瓦斯事故共11起、死亡195人， 分别占重大事故起数和死亡人数的55%、 57.7%。
煤层瓦斯(煤层气)是矿井发生瓦斯爆炸 和瓦斯突出灾害事故的根源，预防煤矿瓦斯 灾害是世界各采煤国家关注的焦点。瓦斯治 理和利用是防范煤矿瓦斯事故的根本措施。
《防治煤与瓦斯突出规定》提出： 突出矿井采掘工作做到不掘突出头，不采 突出面。 区域防突工作应当做到多措并举、可保必 保、应抽尽抽、效果达标。
5000
0
阳泉
晋城
淮南
水城
盘江
松藻
鸡西
宁煤
抚顺
淮北
铁法
阜新
丰城 平顶山 芙蓉
西山
4.瓦斯抽采技术
4.1 我国瓦斯抽采技术的发展
我国煤矿瓦斯抽采技术的发展
高透气性煤层抽采 瓦斯阶段 50年代初期，在抚顺 高透气性特厚煤层中首 次成功采用井下钻孔预 抽煤层瓦斯， 解决了抚 顺矿区深部开采的关键 技术问题，在透气性小 于抚顺煤层的其它矿井 未取得抚顺矿区那样明 显的效果。 邻近层卸压抽采 瓦斯阶段 50年代中期，采用穿层钻孔 抽采上邻近层瓦斯在阳泉获得成 功，解决了煤层群开采中首采面 瓦斯涌出量大的问题。同时，认 识到利用煤层开采后形成的顶底 板采动卸压作用对未开采的相邻 煤层，包括不可采的煤层进行边 采边抽可以有效地抽出瓦斯。 低透气性煤层强化 抽采瓦斯阶段 突出煤层抽采瓦斯效 果不理想、难以消除突出 威胁。从60年代末开始， 试验研究了多种强化抽采 开采煤层瓦斯的方法，如 煤层高、中压注水、水力 压裂、水力割缝、松动爆 破、大直径钻孔等。
上世纪60年代，中梁山、焦作、淮南、包头、松 藻、峰峰等局的矿井开展了抽采瓦斯工作。
上世纪90年代以来，随着矿井 开采深度增加、开采强度增大，一 些低瓦斯矿井变为高瓦斯矿井和突 出矿井，因此需要抽采瓦斯的矿井 越来越多，瓦斯抽采技术在煤矿生 产中得到了普遍的推广应用。
2.1 国有重点高突矿井抽采情况
2.2.2 优质资源开发利用的需要
虽然,煤矿瓦斯对矿井的安全生产带来很大的影 响，但瓦斯本身又是一种优质资源，1 m3甲烷的发热 量为35.9MJ，相当于1.2KG标准煤的发热量。采用先 进的方法进行抽采，并加以利用，不仅使矿井安全生 产得到了保障，而且给社会和企业将带来环境和经济 效益。 我国煤层气资源居世界笫三位。埋深2000m以内 的煤层气约36万亿m3。
大隐患，瓦斯也因此称为我国煤矿安全的”第一杀
手”。 据统计，中国煤矿瓦斯爆炸事故约占世界瓦斯 爆炸事故的40%，因瓦斯事故而死亡的人数，约占煤 炭行业事故死亡人数的30%-40%。 因此，矿井瓦斯抽采是煤矿安全生产的基础性、 关键性措施和治本之策，是降低矿井瓦斯涌出量，消
除煤与瓦斯突出危险，建设安全高效矿井的根本措施
我国煤矿瓦斯 1.避难硐室应布置在稳定的岩层中， 避开地质构造带、高温带、应力异常区以 及透水危险区。前后20m范围内巷道应采 抽采技术 用不燃性材料支护，且顶板完整、支护完
好，符合安全出口的要求。特殊情况下确 文学宽 研究员 需布置在煤层中时，应有控制瓦斯涌出和 防止瓦斯积聚、煤层自燃的措施。永久避 煤炭科学研究总院 难硐室应确保在服务期间不受采动影响， 临时避难硐室应在服务期间避免受采动损 害。
5.64 3.82 4.34 3.58 4.58 5.34 5.30
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
年份
2.3 2006年各省（市）抽采瓦斯量
抽放量（Mm 3 )
700
600.18
600
500
400
294.15 335.48 251.78
300
250.06 184.91 177.39 108.05 72.23
抽放量（万m 3 ）
35000
30460.49
30000 25000
17498.2 15836.07 15783.82 15496.64 15623.42 10316.2
20000
15000 10000
9988.24 10059.53 9342.37
7734.48 6227.4 7828.26 5997.9 6380.31 5509.88
我国煤矿瓦斯抽采技术的发展
综合抽瓦斯阶段 80年代开始，随着机采、综采和 放顶煤技术的应用，开采强度增大，
低浓度、大流量抽采阶段
90年代末，随着高位钻孔抽采上隅 角瓦斯技术的应用，抽采量明显增大，
使工作面绝对瓦斯涌出量大幅度增加。 抽采瓦斯浓度降低，煤矿开始实施大管 为了解决高产、高效工作面多瓦斯涌 径、低阻力、大流量、多回路抽采。抽 出源、高瓦斯涌出量的问题，必须结 采系统能力是需要抽采能力的2～3倍， 合矿井的地质开采条件，实施综合抽 个别煤矿建设高、低浓度双抽采系统和 采瓦斯。 分区抽采系统。
瓦斯事故起数减少269起、死亡 人数减少1548人，分别下降65%和71 3%；重特大瓦斯事故起数减少29起， 死亡人数减少940人，分别下降7 2.5%和81%；瓦斯抽采量增加50.5亿 立方米，利用量增加15亿立方米， 分别上升219.6%和150%。
但是， 2011年初以来，重特大事故尚未 得到有效遏制，特别是10月份以来，重大以上 事故出现反弹，在一个多月的时间内，全国煤 矿连续发生8起重大以上事故，占今年重大以 上事故起数的40%。
3
70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0
60018.22
33548.22 29414.51 25178.44 25005.68 18491.16 17738.9 10805.13
山西
贵州
辽宁
安徽
重庆
黑龙江
河南
神华集团
2.5 2006年抽采量超过50Mm3煤矿企业
2.我国煤矿瓦斯灾害防治情况
2.1 党和国家重视煤矿瓦斯灾害的防治
党中央、国务院对煤矿瓦斯灾害的防治非 常重视,在各地、各部门、各煤矿企业的共同 努力下，“十一五”期间煤矿瓦斯治理与利用 工作取得明显成效。
2010年与2005年相比，国有煤矿百万吨死 亡率由2 .811下降到0.749，下降73%；
2.2.4 .煤炭工业可持续发展的需要
瓦斯是煤矿安全生产的最大危害， 但同时也是热值高、无污染的宝贵能源 和优质化工原料。
搞好瓦斯治理和利用，既可保证煤 矿安全，又可节省煤炭等其他能源，变 害为利，变废为宝，是落实以人为本科 学发展观的具体体现。
对于保护生命，保护资源，保护 环境，调整产业结构，促进煤炭工业 的安全发展，节约发展，清洁发展和 可持续发展，都具有重要的现实意义 和长远的战略意义。
矿井数量（个）
40 35
29 38 35
高突矿井数
已抽放矿井数
30 25 20
15
29 24 18 18 21 17 11 11 13 13 14 14 11 11 25 24 24
23 2 11 9 19
15
11
10 5 0
4
6 6 3 2 2 22
7
6
11
团 集 神 华
省
省
省
省
江
省
省
省
省
省
省
省
市
2.2.3 .大气环境保护的需要
瓦斯的主要成分是一种强效的温室气体，
其温室效应是二氧化碳的21倍，对臭氧层的破 坏力是二氧化碳的7倍，我国是煤炭生产大国， 据估算，煤炭开采过程中每年向大气排放的瓦 斯总量的150亿m3，煤矿瓦斯对空排放量占全
部工业生产排放甲烷量的1/3左右。
国际上召开关于碳的减排、倡导低 碳消费的国际会议上，我国的减排计 划获得了国际上的赞舆，因此开发和 利用煤层气可以有效减少温室气体排 放，对减少环境污染，改善大气环境 质量具，有非常重要的意义。
全国煤矿1953-2004年各类事故的总 死亡人数为186134人，其中瓦斯事故死 亡人数为54718人，占总死亡人数的 29.5%。 全国煤矿2002-2004年一次死亡3人 以上瓦斯事故发生602次，国有重点煤矿 59次，国有地方煤矿61次，乡镇煤矿482 次，按企业性质所占比例如图。
全国煤矿2002-2004年一次死亡10人以上
200
100
57.40
72.27 37.26 6.07 0.31
4.82
64.40 54.40 33.80 8.63
0
河北 山西 辽宁 吉林 黑龙 江苏 安徽 江西 山东 河南 湖南 四川 重庆 贵州 云南 陕西 甘肃 中煤 神华
2.4 2006年瓦斯抽采量超过1亿m3 的省(市)
抽放量（万m ）