吕二忠
永煤集团股份有限公司新桥煤矿,河南 永城 476600
摘要:煤矿生产活动中的基本灾害就是瓦斯事故,煤矿瓦斯事故是指瓦斯性混合气体的空间爆炸,煤与瓦斯气共同涌出及瓦斯性空间窒息等几种类型,同时由于瓦斯性气体爆炸发生的过程存在着时间短促、波及面积大、破坏力高等若干特点,是我国煤矿领域瓦斯综合治理工作中的核心内容。因此,现代煤矿产业发展过程中,我们对能源环保、安全、优质采掘技术研究非常重视,煤矿瓦斯防治技术作为保证煤矿安全生产的重要技术种类,其研究工作有很大现实意义。
关键词:煤矿瓦斯;防治技术;问题分析
一、我国煤矿瓦斯防治主要技术及存在的问题
1.1瓦斯数据收集不足,预测存在误差
对于瓦斯的预测是矿井环境保障的前提条件,但是目前的预测工作过程当中,存在着数据收集不全面、数据存在误差等问题。在具体的检测过程当中,往往是以数据为主,然而当数据出现误差,那么运用到后期的检测过程当中,就会使误差进一步拉大。并且数据收集本身存在着极大的风险,很容易造成数据流失或者是错误的情况,使预测的误差进一步扩大。
1.2防治管理不到位,政策难以落实
许多煤矿在开采过程当中,对于瓦斯防治工作并没有认真落实,尤其是对于那些中小企业来讲,并没有专门的瓦斯防治管理部门以及专业程度相当高的工作人员进行监督,在体制上更是出现了不健全的情况。并且对于政府出台的许多政策也没有进行认真地学习,在工作当中并没有执行,这样就会进一步地增加安全隐患。
1.3治理研究与抽采技术落后
①煤层瓦斯抽采技术。主要是指由地面煤层向瓦斯储存区域铺设管道或者进行钻孔,通过专用输送管道将瓦斯运送到地表进行储存的技术。不仅有利于提升资源开采速度,也可以有效降低事故的发生率,能够缓解目前天然气供应紧张的现实问题。在20世纪50年代开始,相关工作组就在我国东北地区进行了瓦斯抽采技术实践,由于历史条件和技术上的限制,虽然没有取得巨大成功,但是对该技术的运用也具有重要的里程碑意义。在改革开放之后,得益于技术的进步以及市场规模的不断扩大,瓦斯抽采技术也经历了4个发展阶段,尽管技术进步比较快,但是与当今国际先进水平相比,无论在抽采技术以及过后利用和安全性上仍然存在很大欠缺。而我国由于煤炭资源储量丰富并且瓦斯煤矿数量比较多,因此关于如何治理瓦斯问题,已经变得越来越迫切。
②实时监测和控制技术。其特点主要是在于通过最主要巷道以及瓦斯易涌出的集中点提前布置好监测设施,其次还需要对矿井下的瓦斯浓度进行实时联网监测,当浓度达到一定的指标时,实时监测系统就需要立刻自动报警,在有必要的情况下,还需要立刻切断电源防止安全事故的发生。
二、提高煤矿瓦斯防治能力的对策探究
2.1加强煤矿瓦斯防治基础理论研究
(1)积极进行瓦斯富集危险区分布特征、瓦斯地质灾害作用机理以及瓦斯灾害的危险预警的研究。包括典型地质条件煤层瓦斯分布的作用机理、深部矿井瓦斯赋存参数预测技术基础及煤矿瓦斯危险性区域分布预测理论及探测技术基础。
(2)开展煤岩瓦斯动力灾害演化致灾机理及控制基础研究。揭示煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合灾害的演化过程、作用机制、致灾机理等,提出监测控制的方法原理,研制出用于煤与瓦斯突出机理研究的实验仪器。研究包括煤与瓦斯突出机理研究的量化模拟研究、煤与瓦斯突出致灾机理研究、应力主导型瓦斯动力灾害演化作用机理研究、多因素耦合条件下的煤岩动力灾害演化作用机理研究、瓦斯含量法预测煤与瓦斯突出基础理论研究、煤与瓦斯突出预警基础理论研究、深部矿井煤岩瓦斯动力灾害监测与控制技术基础研究、应力主导型煤与瓦斯突出的监测理论研究。
开展大型物理模拟实验、现场大数据瞬态获取和数值模拟集中分析实验研究,通过“三位一体”研究,揭示煤与瓦斯共采过程中“应力场”“裂隙场”“瓦斯场”三场耦合作用机制和演化规律。
(3)开展低透气性煤层增透机理及高效瓦斯抽采基础研究。揭示井上下联合瓦斯抽采机理,提出高效抽采瓦斯原理。研究包括含瓦斯煤的渗透规律及透气性测定技术基础、采动影响及抽采条件下瓦斯流动规律、低渗透性煤层高效增透技术基础、含瓦斯煤水力压裂增透机理、大功率重复脉冲冲击波条件下煤层增透机理、煤层对特殊物理场的响应及增透技术原理及井上下联合瓦斯抽采机理及模式。
(4)开展高瓦斯煤层群煤与瓦斯共采基础理论研究和采空区瓦斯重复爆炸机理、传播规律及控制基础研究。
2.2建立和完善煤矿瓦斯监控体系,加强瓦斯预测力度
随着我国煤矿瓦斯事故频发,我们开始致力于分析事故原因,造成事故的主要原因还是瓦斯监控与预警体系不完善。完善的瓦斯监控与预警体系可以帮助提升井下瓦斯参数监测准确性,包括瓦斯浓度、风速、负压等,动态监测机制下才可以保证井下作业环境的安全系数,发现瓦斯超限情况第一时间响起警报,提高企业的瓦斯事故防范能力。当前常用的预测方法主要有以下3种:①以煤层特征与资源分布特点作为依据开展预测工作。②结合区域内不同密度和分布形态的煤层组织局部的预测活动。③以煤炭开采的监测数据作为基础,预测生产活动中可能出现的安全风险要素。
2.3加强煤矿瓦斯防治技术与装备研发
(1)开展单一突出煤层瓦斯治理关键技术与装备研究。包括单一煤层典型地质条件下采动影响区卸压瓦斯抽采技术、单一煤层典型地质条件下煤层增透关键技术与装备、单一煤层典型地质条件下地面井抽采瓦斯关键技术及单一煤层典型地质条件下井上下联合抽采瓦斯关键技术与装备。
(2)开展井上下联合抽采煤层瓦斯关键技术与装备研究。包括井下生产及安全设施、设备等的地面控制关键技术研究。
(3)开展低瓦斯含量高瓦斯涌出煤层瓦斯抽采关键技术与装备研究。包括低瓦斯含量高瓦斯涌出煤层地面抽采关键技术与装备、低瓦斯含量高瓦斯涌出煤层井下瓦斯抽采关键技术与装备及低瓦斯含量高瓦斯涌出煤层井上下一体化抽采瓦斯关键技术与装备研究。
(4)开展高瓦斯特厚急倾斜易自然煤层瓦斯抽采关键技术与装备研究。包括高瓦斯特厚急倾斜煤层井下大范围增透技术及装备的先导性研究、高瓦斯特厚煤层地面大范围增透技术装备的先导性研究、高瓦斯特厚急倾斜煤层千米定向大直径一次成孔钻进技术与装备及高瓦斯特厚急倾斜煤层井上下联合抽采瓦斯关键技术与装备。
(5)开展井下高精度物探关键技术与装备研究。包括煤矿资源分布的深度区域的瓦斯参数测定技术、大范围的地质构造超前探测技术和微震监测、地质雷达探测等高精尖技术及装备。
三、结束语
为了适应社会的发展要求,煤矿采煤的工艺技术在不断进步,而采取综合的机械化采煤技术,也得到了大范围的普及,使采煤量不断增大。但与此同时,瓦斯的涌出量也在不断增加,所引起的爆炸事故频繁发生,对于工作人员的生命有着严重的威胁,对于企业也带来了很多的不利影响。因此需要对于瓦斯防治技术进行不断地加强和提升,这才可以确保煤矿能够安全地进行开采。
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