瓦斯灾害防治研究现状及其发展

瓦斯灾害防治研究现状及其发展

卢国斌高彬

（辽宁工程技术大学资源与环境工程技术学院辽宁阜新１２３０００）理论广角

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ｆ摘要】本文在分析煤矿安全科技工作现状和趋势基础Ｅ，介绍了近年来霰罔瓦斯灾害防治技术研究取得的进展和新或果，包括瓦斯煤巾爆炸危险怿ｉ平价方法、基于瓦斯地质、地质动力反剃、电磁波探测方法的煤与瓦斯突出区域预测技术和基于ＡＥ声发射、电磁辐射等原理的煤与乩斯突出非接触连续预铡技术，提出了目前我国煤矿安伞所面临的挑战和急需开腱的科技研究工作。

【关键＇间】瓦斯突出瓦斯爆炸瓦斯抽放灾害防治

【中图分类号】Ｆ【文献标识码】Ａ［文章编号】１００９－９１４Ｘ（２００９）０９（ｂ）一０２５３—０２

矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体，从狭义ｆ：讲，应该是甲烷（ＣＨ４），赋存在煤的分子团或在煤的袈隙中，在煤矿生产过稃中，由于不断的揭露煤体，使其暴露在宅削中，甲烷则不断地从煤体中游离出来，进入井下生产卒间，与其他有害气体混合，如ＣＯ，、Ｎ，、Ｈ，Ｓ、ＣＯ、Ｈ，、ＳＯ，等，形成一种捏合气体，俗称瓦斯。

１瓦斯的主要灾害及瓦斯治理与利用现状

瓦斯的主要灾害有瓦斯爆炸、燃烧、瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。无论是哪一种灾害，均会对煤矿的生产产生巨大的威胁和危害，对国家财产和人民的生命造成巨大的损失。而瓦斯本身又是一种洁净的能源，如果能够充分利用，变有害为有利，则是对国家和人民造福，有利于国民经济的发展。

１．１瓦斯的治理

１．１．１预防瓦斯爆炸、燃烧的措施

防止瓦斯爆炸．燃烧的技术措施很多，可以分为三个方面：防止瓦斯积聚，防止瓦斯被引燃和防止瓦斯事放的扩大。

防ｌｒ晟＝斯秘聚的根本措施是加强通风，包括矿并必须根据规定配足风晕，采用机械通风，实行分区通风，工作面采用独屯通风，采空区必须及时封闭，瓦斯矿井的掘进Ｔ作面禁止使用扩散通风等措施。防止瓦斯秘聚的其他措施包括及时处理局部积存瓦斯，抽放瓦斯，加强榆查等。防止瓦斯被引燃是指防止明火、放炮和电火花，摩擦火花、冲击火花等引火源使瓦斯燃烧爆炸。

１．１．２预防瓦斯喷ｍ的措施

预防处理瓦斯喷出的措施，应根据瓦斯喷出晕的大小和瓦斯压力的高低来制定，一般采取“探、排、引、堵”等措施。

１．１．３预防瓦斯突出的措施

预防煤和瓦斯突出的措施分为Ⅸ域件措施和局部性措施。开采解放层是最经济、最有效的匠域性措施。首先开采的非突出层称为解放层，后开采的突出层称为被解放层。局部性措施是指突出危险煤层采掘时采用的影响范围较小的预防措施。

１２瓦斯抽放

矿井瓦斯抽放是解决瓦斯灾害的最有效的方法。在矿井中利用专门的巷道系统将瓦斯排至地面或井下同风巷道的安全地点，变现安全生产的目的。同时，瓦斯抽出后，町以充分利朋，将其作为燃料和化工原料进行生产，增加产业，创造效益，是一种最适宜当前提倡环保形势的新产业、新能源。

提高抽放效果的措施有很多。如增大孔径和长度、使用下向钻孔抽放，提前抽放深水平的瓦斯、井Ｅ下水力压裂、煤层水力破裂、煤层水力剖缝、综合抽放措施等。目前，瓦斯抽放已由单一抽放犁向综合抽放型发展。

１．３瓦斯的利用情况

由于种种原闪，我闷煤矿抽放的瓦斯大部分被排空，利用率和抽出率都较低。２００４年，国有重点煤矿的抽采景趔过１８亿立方米。实际利用壁只有４．１亿立方米．平均利用睾为２４．７％。有关专家认为，煤矿瓦断治理与利用是一项综合性的系统工程。投资大、风险高，一Ｉ以通过示范工程，用生动的实例向有关部门、地区和企业证明，开发和利用煤矿瓦斯，不仅叮以有嫂解决煤矿在安全乍产领域的突出问鹿，而且具有较为明显的投入产出效益，从而促进瓦斯开发利＿｝｝Ｉ产业的迅速＿；！｝起。月前，人们对Ⅱ斯的认识不断提高，瓦斯的利用串不断增大，必将会按照人民理想的方向发展。

２目前的问题及分析原因

２．１煤矿事故现状

我罔堞矿事故呈现的特点是事敝总黾高。近年来，全国煤矿每年死亡人数为６０００人左右，损失十分严重，特别是近年来接连发牛数起死亡百人以上的特男ｑ重大事故，教训十分沉痛。ｌｉｉｉ瓦斯事故比例高，每年总死亡人数中有近ｌ／３死千＿瓯斯事故，在特大事故中８０％以上是瓦斯事故，因此预防瓦斯事故是我们工作的重中之重。

２．２事故多发的原因

２．２。１技术和安全保障水平比较低

我国煤矿有２万多处，Ｉｆｉｉ国有重点、国有地方和乡镇煤矿的敏鼋分别为８００，ｌ７００及２１０００骞处。这屿煤矿中既有达到或接近廿界先进水ｆ的现代化大煤矿，也有各方面条件比较差的中小型矿井。全周采煤机械化程度仪为４０％左右，大型煤矿井下作业人鼠一般自教百人之多，一日｜发生乩斯事故往往伤亡惨重。一半以上的小煤矿仍采用巷采和手工方式开采．效率低下，伤亡事故多发。

２．２．２瓦斯灾害严重

国有重点煤矿中将近一半是高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井，在２００４年同有重点煤矿中煤与瓦斯突出矿井１２４处，占全同重点煤矿的１９．２％・高＿５ｌ：斯矿井１５６处，占今国重点煤矿的２４．２％；低瓦斯矿井３６５处，占全圉重点煤矿的５６．６％。近８０％的矿井有煤尘爆炸危险．近６０％的矿井有自然发火危险现象。

２．２．３安全生产的基础薄弱，抵御事故灾害能力不足

许多国有煤矿经过几十年的开采，已进入衰老期．手要乍产设备老化、超期服役，隐患十分严重。大多数小璋！煤矿的安全生产条件与安伞生产规章制度和标准的要求差距较大，在防范伤亡事故特别是重特大事故方面仍然缺乏把握。

２．２．４煤矿职工队伍素质较低，安全管理难度加大

用工制度改革以来，炊矿职工队伍的构成发生ｒ很大变化。大量农民工，临时工进入煤矿，逐步成为井Ｆ一线工作的主力，违章蛮干时自发生，直接威胁安全生产。

２．２．５超能力生产问题突出

当前我陶绎济处于快速增长阶段，煤炭需求景增长，煤炭价格上升较快。２００６年煤炭产量达到２３．３２亿ｔ，煤炭超产造成的安全隐患十分严重。

３瓦斯灾害防治的新技术

３．１瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术

为了自效的遏制瓦斯事故，研究人员一直不懈的努力，进行瓦斯灾害治理的研究。矿井瓦斯煤尘爆炸危险性评价模型就是其中的一项，开发出ｒ瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术和专家系统软件，井建立了瓦斯煤尘爆炸的危险性评价和防治专家系统。

３．２煤与瓦斯突出区域预测技术

采用瓦斯地质理跑与物探技术相结合的方法进行突出区域预测，一直是国内外的研究方向。。十五”计划以来，我国煤与瓦斯突出区域预测技术取得重要成果。

（１）采片Ｉ瓦斯地质方法．建芷了瓦斯地质理论与物探技术相结合的多技术集成的多尺度瓦斯突出区域预测疗法，提出ｒ以瓦斯地质荸元基础的由构造软煤厚度（Ｈ）和煤层瓦斯压力（Ｐ）相配套的突出区域预铡占Ｌ斯地质指标。初步确定构造软煤厚度的突出临界值，

（２）开发ｒ具有信息输入、动态管理和卒间分析功能的瓦斯突出区域预测ｗｅｂＧＩＳ信息平台．实现了瓦斯突出区域“斯地质方法的ｒｊ动化和可视化ｌ采用地球物珲椿测技术．形残ｒ一套矿井瓦斯富集部位地震抹测技术与方法，形成ｒ瓦斯富集部位探测的核心技术．

（３）采用地质动力区划的方法，确定ｒ活动构造和岩体麻力状志对突出的影响，并划分Ｈ｛应力升高区、应力降低区和麻力梯度。为此开发ｒ突出每因素模式识别概率预测计算机软件，确定了活动断裂、最大主应力、应力梯度等８个主要影响埘翥，并可方便地划分突出的危险区、威胁区和安全区，开发出了突出ｆ；（域ｆｏｉ侧决策分析系统软件，实现了图、文、声和像的町视化。

（４）采川电磁渡透视技术，成功研制ｍ了株铡煤层瓦斯灾害易发区的技术和装备，建靠了电磁波反射和吸收特征数据库和地质异常体的识别系统，得ｍ了瓦斯灾害易发区分布规律，提出了判定瓦斯灾害易发区的敏感指标和临界值，形成一套适于点［斯灾害易发区的判识方法。

这些技术成果的研究和应用，完善并发展了我国煤矿瓦斯突出区域预测技术体系，提高了突出预测的准确性，非突出危险区预测准确性达到１００％，突出危险区预测准确性超过７０％，最大限度地降低ｒ掘进和回采过程中的瓦斯影响，显著提高掘进速度和提高同采工作面产景。

３．３攥与瓦斯突出动态预测技术

煤与＿６ｌ＝斯突出的非接触式预测是通过对瓦斯或煤体本身的信号的实时监铡而进行的连续动态预测技术。这种办法具有测试简单、不与牛产发生冲突、实时连续监侧等优点。肉此，非接触式连续预铡是目前突出预测的｝要研究方向。在。九五”攻关成果的基础上，针对掘进Ｔ作面煤与瓦斯突出非接触动态预测预报的需要，分别研究出了基于动态瓦斯涌出规律原理、ＡＥ声发射原理和电磁辐射原理的工作面突ｍ危险性连续监测技术与装备。

３４高产高效矿井瓦斯灾害综合治理技术

加强瓦斯灾害的治理是防ｌ卜煤矿重特大事故发生的重要保证。高瓦斯煤层群保护层开采，低透气性煤层瓦斯强化抽放、巷道边掘边抽等技术是瓦斯冶珲的有效措施，也一直部是煤矿瓦斯治珲的重点和堆点。在煤层群保护层开采方面，通过开展ｒ保护层作甩机理的研究，利用三维离散单元法对淮

科技博览Ｉ２５３

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