文献综述--煤矿矿井瓦斯防治综述.doc

煤矿矿井瓦斯防治综述 摘要 随着中国煤矿开采深度的增加,煤与瓦斯突出矿井和突出煤层的数量不断增加。这对我国煤炭企业安全生产形成了巨大威胁，同时也给煤炭研究工作者提出了更大的挑战。当前，区域性、局部性瓦斯防突结合，以保护层开采及卸压瓦斯抽采技术和强化预抽煤层瓦斯技术为代表的区域性瓦斯治理技术,得到了长足发展。同时，煤炭化工的探索、计算机技术的发展以及神经网络理论、模糊理论的兴起，也为催化氧化技术，数字化瓦斯预测及神经网络预测模型等新兴瓦斯综合治理技术提供了理论基础和实现可能。本文概述了我国瓦斯防治的发展历程，发展现状和方向，以及当前瓦斯防突治理的相关新技术。 关键字：瓦斯防突；瓦斯抽采；神经网络；催化氧化 矿井瓦斯及瓦斯灾害处理的必要性 1.1矿井瓦斯 矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。煤矿术语中的瓦斯主要成分就是甲烷。甲烷是一种无色无味无毒的气体；微溶于水。标准状态时的密度为0.716，与空气的相对密度为0.554；其扩散速度是空气的1.34倍，当巷道风速低、风流含有瓦斯时，容易在顶板附近想成瓦斯集聚层。另外，甲烷具有强烈温室效应的气体,其温室效应为二氧化碳的21倍,对臭氧层的破坏能力是的7倍。 1.2瓦斯突出灾害处理的必要性 煤炭是中国的主要能源,约占一次能源的70%,同时中国也是世界上煤与瓦斯突出灾害最严重的国家。据统计，从1950年吉林省辽源矿务局富国西二坑在垂深280 m煤巷掘进发生第一次有记载突出以来,到1995年底,国有重点煤矿中先后有138个矿井发生了10 815次煤与瓦斯突出,死亡1 266人。在10 521次有突出煤量记录的煤与瓦斯突出中,共突出煤炭81.58万t,平均突出强度为77.5 t/次。在有瓦斯量记录的4 675次煤与瓦斯突出中,共突出瓦斯量6 798.3万,平均每次突出瓦斯量1.45万。事故造成的人员伤亡和经济损失为企业和矿井的生产和效益带来了严重威胁。 2004年，全国大中型煤矿平均开采深度456 m。平均采深华东约620 m，东北约530 m，西南约430 m，中南约420 m，华北约360 m，西北约280 m。采深超过1 000 m的煤矿有8处，超过800 m的有15处。采深大于600 m的矿井产量占28.47%。全国煤矿开采以每年约10~20 m(最快近50 m)的速度向深部延深。随着矿井开采深度的增加,传统的煤与瓦斯突出矿区，突出危险性更加严重。一些过去煤与瓦斯突出不严重的矿区，突出灾害日趋严重，且发生了千吨级以上的特大型煤与瓦斯突出，如淮南、淮北、郑州、平顶山等矿区。 我国煤矿瓦斯治理技术的发展 2.1我国煤矿瓦斯治理技术的发展的3个阶段: 2.1.1探索阶段： 20世纪50~80年代,主要摸清煤与瓦斯突出规律,引进消化和吸收国外煤与瓦斯突出防治技术和经验,研究适合中国特点的煤与瓦斯突出预测方法和突出防治工程方法。 2.1.2局部措施为主阶段： 20世纪80~90年代末,主要贯彻落实“四位一体”综合防突措施,以1988年《防治煤与瓦斯突出细则》出版和1995年的修订为代表,研究重点是煤与瓦斯突出危险性预测方法与预测指标,同时兼顾突出防治工程方法的深化研究。 2.1.3区域性治理与局部治理并重阶段： 自本世纪初开始,淮南矿业集团在长期瓦斯治理经验总结的基础上,提出了“可保尽保,应抽尽抽”的瓦斯治理战略。长期理论研究和突出危险煤层的开采实践证明,开采保护层和预抽煤层瓦斯是有效地防治煤与瓦斯突出的区域性措施。我国《煤矿安全规程》第一百九十二条规定:“对于有突出危险煤层,应采取开采保护层或预抽煤层瓦斯等区域性防治突出措施”。第一百九十三条规定:“在突出矿井开采煤层群时,应优先选择开采保护层防治突出措施”。第一百九十八条规定:“开采保护层时,应同时抽采被保护层瓦斯”。2005年1月,国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局下发了《国有煤矿瓦斯治理规定》,第五条明确规定:“突出矿井必须首先开采保护层,不具备开采保护层条件的,必须对突出煤层进行预抽,并确保预抽时间和效果”。由此可见,在现有技术条件下,采用区域性瓦斯治理措施对有效地防治煤与瓦斯突出,保障突出危险煤层的安全高效开采具有重要的现实意义。 3.瓦斯治理技术现状 3.1区域性瓦斯防突技术现状 当前我国区域性瓦斯防突措施主要有开采保护层大面积预抽煤层瓦斯两种。 3.1.1保护层开采及卸压瓦斯抽采技术 为消除邻近煤层的突出危险而先开采的煤层或岩层称为保护层；位于突出危险煤层上方的保护层称为上保护层，位于下方的称为下保护层。由于保护层开采的采动作用并同时抽采卸压瓦斯，可使邻近的突出危险煤层的突出危险区域转变为无突出危险区，该突出危险煤层称为被保护层。在中国保护层开采技术一般包括以下几个方面