煤矿瓦斯精细化治理技术研究

2021-11-27颜红明

魅力中国 2021年38期

颜红明

（华能云南滇东能源有限责任公司矿业分公司，云南富源 655599）

引言

对于我国煤矿而言，瓦斯事故是导致煤矿出现安全事故的主要原因。伴随着煤矿技术的不断进步，我国的煤矿安全事故也开始越来越少，同时煤矿瓦斯事故也变得越来越少。由此可见，加强瓦斯管理防治能够有效提升我国煤矿安全生产的效果，还能够为煤矿的生产工作提供了保障。本文主要结合现阶段我国煤矿瓦斯治理现状展开了分析，同时还对煤矿瓦斯治理提出了针对性的措施，希望我国煤矿行业的稳定发展能够得到保障。

一、瓦斯危害

（一）产生有毒气体：因为瓦斯无味无色，很难被发现

在开采煤矿时，如果开采工人不能够及时发现瓦斯泄露，就会因为大量吸入瓦斯气体而造成工人中毒甚至死亡，更加严重的是如果瓦斯气体达到一定浓度，就会引发煤矿爆炸，摧毁挖煤设备，引起火灾，不仅为煤矿带来巨大的经济损失，还会损害煤矿工人的生命安全。

（二）高温危害：瓦斯发生爆炸时，会在瞬间产生高温热量，特别是煤矿内发生瓦斯爆炸的时候，在爆炸瞬间，可将温度提升到186℃，严重可以达到260℃高温。不但可能引起煤矿内坍塌，还会对工人产生灼伤，威胁工人生命。

（三）冲击波危害：瓦斯发生爆炸会产生爆炸冲击波，有着极大的冲击威力，可以直接对附近环境和人身体造成伤害，并且随着超音波的增多，其破坏力和冲击力会进一步加大。

二、瓦斯治理精细化的必要性

我国是煤矿事故较严重的国家，特别是瓦斯灾害事故，给矿井安全生产带来严重威胁。尤其是矿井逐步转入深部水平开采，煤层的透气性逐渐降低，煤层瓦斯含量、压力、放散量和速度逐渐增加，深部矿井复杂的应力、瓦斯和构造条件，瓦斯治理难度进一步加大。煤矿瓦斯治理继续采用传统治理手段和管理模式时，以至于在矿井生产过程中，瓦斯治理往往处于被动局面，瓦斯治理投入大，成本高、效率低，瓦斯治理效果不佳，不能完全满足矿井安全生产的需要。因此，矿井瓦斯治理必须改变传统的治理模式，以瓦斯精细化治理为先导，构建瓦斯治理精细化技术流程，实现矿井瓦斯高效防治技术流程体系，有效降低瓦斯治理成本，提高瓦斯治理效率。

三、我国煤矿瓦斯防治治理技术的发展状况

自2020 年初至年底我国共发生煤矿事故122 起、死亡225 人，相较于2019 年同比下降28.2%和28.8%；是新中国成立以来首次全年未发生重特大瓦斯事故的一年。很长一段时间，“瓦斯爆炸”曾几乎成为煤矿事故的代名词。据国家矿山安监局统计，在2002 年至2019 年，煤矿瓦斯事故死亡人数占煤矿事故全部死亡人数约1/3，其中仅2005 年就发生414 起、导致2171 人死亡，平均每天发生1.13 起。2020 年全国共发生煤矿瓦斯事故7 起，死亡30 人，与2019 年相比分别下降74.1%和74.6%，其中多个曾经的瓦斯重灾省份今年未发生瓦斯事故。2020 年，煤炭产量较往年略有增长，但瓦斯事故大幅下降，最主要的原因是强力推进瓦斯“零超限”和煤层“零突出”目标管理、瓦斯超前治理和专项监管监察。2020 年，我国所有正常生产建设煤矿全部实现了安全监控系统升级联网、在线监测，就像我们的耳目一样，哪家煤矿瓦斯只要有超限，各级监管监察部门就能及时看到并采取相应措施。近年来完善法规标准、加快淘汰退出不具备瓦斯防治能力的煤矿、强化“瓦斯超限就是事故”理念等也为瓦斯治理奠定了良好基础。但这并不意味着，对于瓦斯事故风险可以高枕无忧。目前全国还有840 处高瓦斯、719 处煤与瓦斯突出煤矿。随着开采深度不断增加，部分煤矿由低瓦斯向高突矿井演变。由于现阶段受到技术手段方面的限制，导致煤矿行业在收集瓦斯数据过程中在其完整性上还存在着一定的难度，这也就导致煤矿的瓦斯含量和突出等级预测中存在的误差较大，但其实这些数据本身就不够准确，如果依靠他们来进行预测，一定会导致误差增大，就目前而言，我国的煤矿自然条件还相对较差，同时其地质条件也较为复杂。受到特殊的工作环境影响，导致我国煤矿工作人员的工作难度日益提升。

四、我国煤矿瓦斯治理问题

（一）对瓦斯治理工作不够重视

虽然国家已经对煤矿企业瓦斯治理提出了更明确的要求，大部分煤矿企业也已经在该方面做出了一定的改善，但还有一些煤矿企业对于瓦斯治理工作的重视程度没有达到要求，或者还存在有些企业对治理工作中某方面的忽视，甚至还会出现企业为了经济效益，而降低煤炭开采和瓦斯治理的要求。尤其在市场竞争力较大的时候，有的企业会降低治理标准来减少开支，以提高自身的经济效益。

（二）煤矿机械化生产水平较低，瓦斯防治技术和设备相对落后

我国煤矿开采经历了炮采—普采—高档普采—综合机械化采煤阶段。现阶段受到生产成本和煤矿自然条件的限制，我国的煤矿开采条件仍处于低端状态，矿井机械化程度非常低，瓦斯防治工作不到位，尤其是不先进的瓦斯监测技术以及落后的设备，严重影响了井下瓦斯含量的数据准确性，不能及时预警可能发生的安全事故，导致瓦斯防治工作难度系数进一步提高。

（三）瓦斯治理体系不完善

在瓦斯治理工作中，对于抽采工作的不重视是最为常见的问题，除此之外还包括一些安全系统建设的问题，例如，矿井中安设的通风系统、开采设备和监测设备的老化，以至于出现空气流通障碍、开采过程不合理的问题。由于检测系统的老化，出现安全隐患时无法在第一时间发现，而导致出现安全事故。以上种种都会影响到煤炭开采和瓦斯治理工作的效率。

五、瓦斯精细化治理技术体系

（一）瓦斯精细化治理技术流程

瓦斯治理首先需要研究煤层瓦斯赋存规律，充分掌握区域煤层瓦斯分布特征、含量大小等基本参数，为抽采设计提供依据。在充分掌握煤层瓦斯赋存基础上，进行详细的抽采设计，不同的抽采区域可以进行差异化布孔，实现差异化抽采。为了使抽采设计更加合理，需要考察煤层瓦斯抽采半径等参数，确定不同抽采时间下的煤层瓦斯合理预抽时间及钻孔间距等，通过抽采以后，再进行抽采效果达标评判，检验抽采效果，抽采达标以后，方可进行采掘作业。在回采过程中，需要根据开采设计，合理进行回采期间瓦斯涌出量预测，制定回采期间瓦斯治理措施，并持续性地进行参数考察以优化布孔参数，实现瓦斯有效治理。

（二）防突措施落实情况

1.区域防突措施落实情况

矿井坚决做到不掘突出头、不采突出面，未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。根据《防治煤与瓦斯突出规定》、瓦斯防治“双十条”等文件要求，严格执行区域和局部两个“四位一体”综合防突措施，区域防突措施和措施效果检验结果按照要求上报审批，严格落实出现突出预兆时立即停止作业，重新执行区域防突措施。

2.防突职责落实情况

矿井根据各采区瓦斯赋存情况及采掘布置情况，明确各采掘工作面防突措施，并通过明确职责，确定管理范围，严格落实防突措施的现场验收、监督管理，通过矿领导、职能科室现场监督防突环节实施，规范现场作业、施工工序，从流程、环节上减少失误，确保各项防突措施落实到位。同时，建立健全瓦斯异常情况速报制度，通过瓦斯异常信息“零汇报、日分析”，强化采掘工作面特殊地点(瓦斯异常区、应力集中区、地质构造区)瓦斯治理措施，提升矿井瓦斯治理水平。

（三）工艺革新提升抽采效果

将“穿层钻孔+水力冲孔卸压增透”技术作为煤巷条带和回采区域瓦斯的区域防突措施，工作面上、下顺槽顺层钻孔预抽回采区域作为辅助措施，并逐步由预抽区域向预抽区段转变，应用有效的增透技术，提高煤层透气性，提升抽采效果。同时，不断改进封孔工艺，对封孔位置、长度、囊袋位置进行优化，推广使用“通管直连两堵两注”封孔技术，进一步规范瓦斯抽采带压封孔技术和瓦斯抽采联孔标准，解决封孔连抽后冲孔钻孔塌孔堵塞抽采管路的问题，使瓦斯抽采更加顺畅。

（四）注重科研成果实践价值的提升

依托先进的工业技术，推动我国煤矿瓦斯资源管理和煤层气管理产业技术开发的新型产业化快速发展。具体来说，在煤层气综合处理和资源开发过程中，充分利用先进的新型液化煤气技术，在有效减少煤层气处理量，同时在开发和运输管理过程中，大大提高了煤层气处理的效率和稳定性。近年来，我国针对各个能源地区小型煤层气综合储蓄开发的不同特点，独立研发和推出了小型煤矿液化开发系统，对小型煤矿油气资源进行综合研究开发及合理利用，促进相关科研研究结果结合实践应用价值的不断提升，并逐步使得小型煤层气储蓄开发综合利用已然发展成为新兴煤炭能源液化产业的重要技术支柱，缓解当前地区现有煤炭能源紧缺环境问题也将具有深远的战略影响。

（五）建立和完善煤矿瓦斯监测监控体系，加强瓦斯预测力度

近几年，我国煤矿事业发展有了质的飞跃，但是在煤矿事业发展的同时，也存在煤炭资源愈发紧缺，瓦斯事故频发等问题。煤矿开采监管系统的不完善，开采管理制度的不健全是这些问题难以解决的主要原因之一，一个完善的瓦斯安全预测预报系统，不仅需要明确井下的瓦斯浓度，瓦斯具体分布情况，还需要实时动态监测井下情况，确保在井下瓦斯超限时第一时间发现并提出有效的解决方案，避免发生不安全事故。通过经验积累发现，地形、地域特点也能够合理预测瓦斯含量，提高开采安全性，目前较为常用的预测法有3 种:①通过煤层区域分布特点来预测。②通过不同区域、不同密度的分布情况进行局部预测。③结合各种往期数据进行预测。

（六）培养专业开采人员

对煤矿的工作人员进行定期培训，确保其工作的专业性和设备工具的掌握程度，保证在挖掘煤石时不会出现技术性问题，避免发生生命危险。在煤矿入职后，需要先对其进行入职前的培养与考核，首先培养工人对煤矿的了解、可能发生的危险、瓦斯危害、急救措施、规避手段等，让工人可以保证自己的人身安全；其次教会工人使用煤矿所需要的设备工具，保证工人对所有设备都足够了解并可以熟练使用，避免出现差错造成危险；最后，在培训完成后对工人进行考核，成绩符合上工标准后才能让工人到煤矿的岗位中，这不但是对煤矿行业的负责，更是对生命的负责。