石港煤矿高瓦斯易自燃煤层开采综合防治瓦斯与煤层自燃技术研究计划...
李晓龙
[摘 要]瓦斯是影响煤矿开采安全的重要问题之一，高瓦斯煤层不仅开采困难大，还可能带来安全问题，严重影响着矿井的安全高效生产。通过对当前高瓦斯煤层的开采现状分析，发现高瓦斯煤层开采存在的问题，并探讨后续高瓦斯层开采的新思路。
[关键词]高瓦斯煤层；开采；问题；思路
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0123-01
1 引言
煤炭是我国重要的能源物质，虽然我国的煤炭资源相对比较丰富，煤炭产量居世界前列，但煤炭一直是我国主要使用的能源，虽然后来有石油和其他能源的出现，但我国每天的煤炭消耗量依然十分巨大。正因此，我国煤层的开采深度越来越大。而在煤炭开采过程中，发生的重大灾害事故造成的人员伤亡和对环境的破坏也是十分巨大的。随着煤层开采深度的逐渐增加，很多煤矿变成高瓦斯煤矿，或者变成瓦斯突出危险煤层，给开采带来一定困难。
2 高瓦斯煤层开采分析
当前我国的高瓦斯煤层开采主要是在煤层中钻孔进行抽放，但由于煤层透气性低，瓦斯抽放效果不明显，导致两方面问题：一方面大量瓦斯排放到大气中，造成了资源的浪费，并污染了环境；另一方面，煤层开采期间回风巷道的瓦斯浓度过高，容易引发爆炸，威胁开采人员安全，影响煤矿安全生产。要想实现高瓦斯煤层高产高效安全开采，主要需要集中研究如何增加工作面通风量、了解工作面瓦斯浓度分布规律及如何有效进行瓦斯抽放等。
3 高瓦斯煤层开采的问题
当前高瓦斯煤层开采存在以下问题：
3.1 如何控制回风巷道的瓦斯浓度
当前我国的高瓦斯煤层开采主要是在煤层中钻孔进行抽放，但由于煤层透气性低，开采时瓦斯涌出量大，超过工作面的通风能力，且瓦斯抽放效果达不到预期值，导致回风巷道的瓦斯浓度过高，容易引发爆炸，不仅会威胁开采人员安全，还会影响煤层的安全高效开采，还会造成一定的煤炭资源浪费。为解决这个问题，可以考虑加大工作面通风量，或者采用新型的瓦斯抽放技术，或者同时开采瓦斯。
3.2 瓦斯排放过多
高瓦斯煤层的瓦斯排放量相对普通煤层来说更多，而且我国的瓦斯排放量居世界前列。瓦斯的大量排放造成两个问题；①瓦斯排放造成的温室效应相较二氧化碳来说高20-60倍，造成了严重的环境污染。②瓦斯是一种清洁能源，燃烧后直接变成水和二氧化碳，主要用作燃料，比如天然气和煤气，广泛应用于工业和民用中；作为化工原料，可用于合成乙炔、氢气、二硫化碳、一氯甲烷等多种化工用品。大量的瓦斯排放到大气中造成了巨大的资源浪费，特别是在我国能源资源短缺而需求量又大的矛盾形势下。解决这个问题可以考虑在进行高瓦斯煤层开采的同时也开采瓦斯。
3.3 工作面瓦斯浓度分布规律
由于高瓦斯煤层开采过程中释放的瓦斯含量过多，如何有效地掌握工作面的瓦斯浓度分布也是影响煤层高质高效开采的问题。煤矿开采本身是一项复杂且高危的工作，在矿井中应尽可能减少不必要的设备和人员逗留。而大量的瓦斯释放之后，遍布在工作面回风巷道中，要想有效的进行瓦斯浓度控制和抽放，就要准确地掌握瓦斯的浓度分布规律，及时进行瓦斯监测，不仅是要为开采人员提供良好和安全的开采环境，也是要有效进行瓦斯抽放的基础。
3.4 工作面通风量
对于难以抽放的高瓦斯煤层，工作面瓦斯的排放主要是靠风排。但由于技术水平或人员素质或采矿实际环境的影响，使当前工作面的通风断面大小达不到瓦斯排放的需求，而通风断面的大小直接影响供风量，从而影响瓦斯排放能力，造成大量瓦斯滞留在回风巷道，影响煤层的安全生产。因此，需要加大工作面通风断面，增加工作面通风量，有助于稀释工作面瓦斯浓度，降低瓦斯超出负荷对生产的不利影响。
3.5 瓦斯抽放
瓦斯抽放效率低或难以抽放也是影响高瓦斯煤层开采的问题之一。很多高瓦斯煤层开采都会遇到瓦斯抽放困难，再加上煤层透气性低，开采时瓦斯涌出量大，使得大量瓦斯滞留在回风巷道或工作面上隅角，造成瓦斯容量超标，进而引发安全事故问题，影响煤层安全生产。因此，要想提高高瓦斯煤层的高质高效安全生产，改变瓦斯抽放方式或抽放效率也是一种方法。
4 高瓦斯煤层开采基本思路
目前国内高瓦斯煤层开采新思路主要有采用大采高綜放开采或者进行煤与瓦斯同开采两种。
4.1 大采高综放开采
综放开采工作面，其单位时间内出煤量增加，瓦斯涌出量增大，采用一般综采U形通风方式时，工作面瓦斯含量经常超标，威胁工作面的安全生产。而大采高综放开采是通过加大工作面通风断面的方法增加瓦斯排放量，减少工作面的瓦斯浓度，保证高瓦斯煤层的安全生产。这其中，加大工作面通风断面的方式有两种：一是加大工作面设备配套尺寸，增加支架控顶长度，在保证一定支护强度的前提下，增大支架整架支护阻力，也加大支架运输尺寸，使工作面切眼跨度增大，从而加大了工作面通风断面，但需要注意的是，支架控顶距离或面积的加大需要控制在一定范围内；二是加大工作面割煤高度，增加支架在垂直方向的高度，从而达到加大工作面通风断面的目的。随着综采工作面设备水平的提高，大采高综放开采在高瓦斯煤层矿区逐渐得到推广和使用。
4.2 煤与瓦斯同开采
这个思路主要是考虑到瓦斯作为洁净能源的浪费。该思路是建立煤与瓦斯同采的系统，使采煤工作在一个全封密但又能开放的空间中进行，当瓦斯涌出量加大时，工作面回风上下巷道封闭，使回采工作空间的瓦斯浓度保持在30%以上，保证不会产生爆炸，使设备的效率得到充分发挥，而抽出的瓦斯又能收集起来加以利用；在工作面出现故障必须停止开采处理时，就打开工作面上下巷道的风门，恢复工作面的通风。要想实现高瓦斯煤层煤与瓦斯同采需要解决一些问题，比如技术支持条件，采区巷道的布置，工作面上下巷道的密闭装置，封闭空间内气压控制、人员呼吸、供氧、通讯、救援系统以及开采情况的监测问题等。
5 结语
综上所述，高瓦斯煤层煤与瓦斯同采的开采方式较为符合可持续发展理念，既解决了瓦斯浓度过高可能导致的安全事故问题，有解决了瓦斯排放造成的浪费问题，不仅实现高瓦斯煤层的高质高效安全生产，瓦斯资源的收集和利用也降低了我国当前的能源需求压力。
参考文献
[1] 周世宁，林柏泉，李增华.高瓦斯煤层开采的新思路及待研究的主要问题[J].中国矿业大学学报，2001，30（2）：111-113.
[2] 罗志中.淮南矿区高瓦斯煤层深井开采设计创新[J].煤炭工程，2010，（7）：1-3.
[3] 毛德兵.大采高综放开采及其在高瓦斯厚煤层开采中的应用前景[C].采矿工程学新论-北京开采所研究生论文集，2005：92-97.
[4] 徐德祥.大采高综放开采及其在高瓦斯厚煤层开采中技术分析[J].黑龙江科技信息，2010，（20）：35.
