摘要：能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎在我國的自然資源中，基本特點是富煤、貧油、少氣，這就決定了煤炭在一次能源中的重要地位。我國煤炭資源總量為5.6萬億噸，其中已探明儲量為１萬億噸，占世界總儲量的11%。我國是世界第一產(chǎn)煤大國，也是煤炭消費的大國。本文簡單介紹了我國的能源利用的背景、我國煤炭生產(chǎn)狀況、煤炭生產(chǎn)過程中存在的主要問題以及威脅我國煤炭生產(chǎn)的主要因素。著重從礦井瓦斯涌出量的測定、礦井瓦斯的抽放、 煤與瓦斯突出的防治、上隅角瓦斯積聚的防治、瓦斯煤塵爆炸防治和瓦斯檢測系統(tǒng)的發(fā)展等方面介紹了世界上主要產(chǎn)煤大國在煤礦瓦斯治理上的技術現(xiàn)狀、作用效果及其瓦斯治理的前景和趨勢。

關鍵詞：煤礦：瓦斯治理：國內(nèi)外技術現(xiàn)狀：趨勢

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??? 能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎。縱觀人類社會發(fā)展的歷史，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。能源的開發(fā)利用極大地推進了世界經(jīng)濟和人類社會的發(fā)展。

中國是當今世界上最大的發(fā)展中國家，發(fā)展經(jīng)濟，擺脫貧困，是我我國在相當長一段時期內(nèi)的主要任務。能源消費增加是經(jīng)濟社會發(fā)展的客觀必然。20世紀70年代末以來，中國作為世界上發(fā)展最快的發(fā)展中國家，經(jīng)濟社會發(fā)展取得了舉世矚目的輝煌成就，能源在其中扮演了不可或缺的作用。能源供應持續(xù)增長，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供了重要的支撐。

?在我國的自然資源中，基本特點是富煤、貧油、少氣，這就決定了煤炭在一次能源中的重要地位。我國煤炭資源總量為5.6萬億噸，其中已探明儲量為１萬億噸，占世界總儲量的11%，而石油僅占2.4%，天然氣僅占1.2%。"十五"期間，我國煤炭產(chǎn)量由2001年的13.8億噸已增長到2005年的21.9億噸，年均增長2.02億噸，保證了經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，支撐著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。

我國是世界第一產(chǎn)煤大國，也是煤炭消費的大國。?我國已經(jīng)形成了煤炭為主體、電力為中心、石油天然氣和可再生能源全面發(fā)展的能源供應格局，建立了較為完善的能源供應體系。2004年煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構中的比重分別占75.6％和67.7％。2006年我國原煤產(chǎn)量達23.7億噸，列世界第一位。

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煤炭是我國的重要的基礎能源，在國名經(jīng)濟中具有重要的戰(zhàn)略地位。改革開放以來，煤炭工業(yè)取得了長足發(fā)展，產(chǎn)量持續(xù)增長，生產(chǎn)技術逐步提高，安全生產(chǎn)條件有哦所改善，但仍然存在著增長方式粗放，安全事故多發(fā)等問題，為我國的發(fā)展帶來了一系列的政治、經(jīng)濟問題。

近年來我國煤礦瓦斯事故雖然持續(xù)下降，但面臨的形勢依然嚴峻。隨著科技水平的提高和企業(yè)管理的規(guī)范，我國煤礦安全生產(chǎn)狀況從總體上講，出現(xiàn)了不斷好轉(zhuǎn)的局面。在開展機械化生產(chǎn),原煤產(chǎn)量不斷提升的情況下，1949年至2000年全國煤礦百萬噸死亡率總體趨于穩(wěn)步下降態(tài)勢。

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煤礦企業(yè)2000年發(fā)生傷亡事故2863起，死亡5798人;2001共發(fā)生死亡事故3082起,死亡5670人;2002年共發(fā)生死亡事 故4344起,死亡6995人;2004年全年煤礦企業(yè)發(fā)生各類傷亡事故3853起,死亡6009人。2003年世界煤炭產(chǎn)量約50億噸,煤礦事故死亡總數(shù)約8000人.當年我國的煤炭產(chǎn)量約占全球的35%,事故死亡人數(shù)則占近80%.2003年我國煤礦平均每人每年產(chǎn)煤321噸,全員效率僅為美國的2.2%,南非的8.1%;而百萬噸死亡率則是美國的200倍,南非的30倍.2004年全國煤礦百萬噸死亡率即使控制在3.1,但與世界上先進產(chǎn)煤國家相比,差距仍然不小.美國2004年產(chǎn)煤10億噸,僅死亡27人,美國已經(jīng)連續(xù)3年煤礦死亡人數(shù)在30人以內(nèi)。

在煤礦事故中，瓦斯災害時最嚴重的一種災害之一。瓦斯突出不僅能摧毀巷道設施，破壞礦井通風系統(tǒng)，而且使井巷充滿瓦斯和煤（巖）拋出物，造成人員窒息、煤流埋人，甚至引起瓦斯爆炸與火災事故。瓦斯爆炸不僅造成大量人員死亡，而且會引起煤塵爆炸、礦井火災、井巷坍塌等二次事故。井下煤礦一次死亡人數(shù)多達重大事故主要是瓦斯爆炸事故和瓦斯突出事故。1990-1999年的十年間，我國煤礦共發(fā)生3人以上的死亡事故4002次，共死亡27495人，其中瓦斯事故2767次，共死亡20625人，占3人以上死亡事故的69.14%，死亡人數(shù)的75.01%。在03、04、05、06年的死亡百人以上的重特大煤礦事故中瓦斯事故又占絕大多數(shù)。2007年1-9月份，全國煤礦發(fā)生瓦斯事故210起，死亡752人。瓦斯事故死亡人數(shù)占煤礦事故死亡總數(shù)的比例雖然有所下降，但仍然高達27.8％，全年發(fā)生一次死亡3-9人重大瓦斯事故126起、死亡591人，分別占煤礦同等級事故的53.25％和55.1％；一次死亡10人以上的特大和特別重大瓦斯事故26起、死亡490人，分別占煤礦同等級事故的57.78％和50.15％。重特大瓦斯事故多發(fā)，仍然是當前煤礦安全領域的突出問題。

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我國大多數(shù)煤礦地質(zhì)條件復雜，導致自然災害多,容易引發(fā)重大事故，給安全生產(chǎn)造成極大的困難。我國煤炭資源分布廣,煤炭資源分布總體格局是北富南貧，西多東少。全國2300多個縣(市)中,有1200多個境內(nèi)有煤炭資源。煤田總體構造在世界上屬于中等偏下，條件較差。我國煤礦特厚煤層少，埋藏深，決定了我國露天煤礦數(shù)量少，這與以露天煤礦為主的美國、澳大利亞相比，我國煤礦的安全生產(chǎn)難度較大。我國井工煤礦有像神華大柳塔,兗州濟寧三礦這樣自然條件非常好的礦井，但大部分煤礦存在著地質(zhì)構造復雜，傾角大，煤層薄，煤層不穩(wěn)定，災害嚴重等這樣或那樣的問題,造成我國井工煤礦中高產(chǎn)高效礦井不足

. ??我國煤礦絕大多數(shù)是井工開采，煤炭總產(chǎn)量中井工礦井產(chǎn)量約占94%。我國煤礦均為有瓦斯涌出的礦井，全國煤礦的年瓦斯涌出量在100億立方米以上。國有重點煤礦中，高瓦斯和突出礦井占49.8％，煤炭產(chǎn)量占42％；有煤塵爆炸危險的礦井占87.4％；煤層具有自然發(fā)火危險的礦井占51.3％；地質(zhì)條件復雜或極其復雜的煤礦占36％，屬簡單的占23％；水文地質(zhì)條件復雜或極其復雜的煤礦占27％，屬簡單的占34％。在這種復雜的地質(zhì)條件下，我國的煤礦尤其是瓦斯礦井容易發(fā)生災事故。

我國煤礦開采深度平均每年增加10～20米，隨采深的增加，地應力、瓦斯壓力、地溫也越來越高，煤自然災害的威脅逐步加重，治理的難度也越來越大。煤層瓦斯壓力平均每年增加0.1～0.3兆帕，絕對瓦斯涌出量每年增加15億立方米左右。例如45戶重點監(jiān)控企業(yè)中高瓦斯和突出礦井的比例2005年比2004年增加了10％。因此，控制瓦斯一直成為煤礦安全的主攻方向之一。

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瓦斯災害的防治在世界范圍內(nèi)都是一個難題。這里主要介紹一下世界上主要產(chǎn)煤國在此項工作上的技術措施。

瓦斯的防治主要從一下幾個方面著手：1 礦井瓦斯涌出量的測定；2 礦井瓦斯的抽放；3 煤與瓦斯突出的防治；4上隅角瓦斯積聚的防治；5瓦斯煤塵爆炸防治；6 瓦斯檢測系統(tǒng)的發(fā)展。

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?研究煤層瓦斯的形成和遷移規(guī)律，測定煤礦瓦斯含量，是正確預測瓦斯涌出量的基礎。

4.1.1煤層瓦斯含量的測定

目前各國主要采用解析法測定煤層瓦斯含量。用解析法測定瓦斯含量包括三個階段：第一階段，確定從鉆取試樣到把試樣裝入取樣器這段時間內(nèi)的瓦斯損失量Q1;第二階段，采用野外吸儀測定取樣器中的試樣解吸瓦斯量Q2;第三階段，用粉碎法確定試樣的殘存瓦斯量Q3 。上述三個瓦斯量相加即得該每樣的總瓦斯量。用解析法測定煤樣瓦斯含量的成功率可達98％，精度也較高，而且操作簡單，成本低，優(yōu)于其他方法。

4.1.2礦井瓦斯涌出量的測定

生產(chǎn)礦井瓦斯主要來源包括掘進區(qū)瓦斯、采煤區(qū)瓦斯和采空區(qū)瓦斯。在研究瓦斯來源和瓦斯涌出量時，既要考慮瓦斯地質(zhì)條件，也要分析采礦技術條件。目前瓦斯涌出量預測方法主要有三類：礦山統(tǒng)計法、煤層瓦斯含量法和瓦斯分源法。

a 統(tǒng)計法。對于新礦井新水平的瓦斯涌出量預測，目前大多數(shù)煤礦仍采用直線外推的礦井統(tǒng)計預測法。統(tǒng)計法預測方程最早是前蘇聯(lián)于1937年提出的。礦井統(tǒng)計法分兩部進行：第一步采用跟蹤法搜集歷年的通風報表資料；第二步將統(tǒng)計資料輸入計算機進行數(shù)據(jù)濾波處理，并計算瓦斯梯度和預測某一深度的涌出量。

b 瓦斯含量法和分源法。含量法和分源法計算原則基本相同，主要是采用煤層原始瓦斯含量和涌出系數(shù)來預測涌出量，但兩著臨近煤層瓦斯涌出律方程不同。各國根據(jù)本國煤層特點和經(jīng)驗提出臨近層瓦斯涌出率計算公式。

4.1.3各國礦井瓦斯等級

大多數(shù)國家都劃分礦井瓦斯等級，以便采取相應的安全措施。前蘇聯(lián)礦井瓦斯等級，按照平均日產(chǎn)1噸煤涌出的瓦斯量劃分為：一級瓦斯礦井，5 以下；二級瓦斯礦井，5－10 ;三級礦井,10-15 ；超級瓦斯礦井，15 以上。德國所有的煙煤礦井都劃分為瓦斯礦井，但《煤礦安全規(guī)程》中沒有劃分瓦斯危險等級。工作面絕對瓦斯涌出兩大于20 /min時，視為特大瓦斯工作面。我國煤礦瓦斯等級，按照平均日產(chǎn)1t煤涌出的瓦斯量和瓦斯涌出形式分為：低瓦斯礦井，10 及其以下；高瓦斯礦井，10 以上；煤與瓦斯突出礦井。

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當用通風方法不能使回采采工作面涌出的瓦斯稀釋到《煤礦大全規(guī)程》規(guī)定的最高允許濃度時，就必須預先抽放瓦斯。在許多國家，瓦斯抽放已經(jīng)成為降低工作面瓦斯涌出量和防止突出的一種主要措施。前蘇聯(lián)一年的瓦斯涌出量為23～24 .德國魯爾、來琛、伊本比倫和薩爾四大硬煤礦區(qū)都應用瓦斯抽放措施，平均抽放率大50％，年總抽放量為6億 。

回采工作面瓦斯防治瓦斯措施有區(qū)域性措施和局部性措施。前蘇聯(lián)、波蘭、德國、英國等國采用的區(qū)域性措施主要有：瓦斯抽放、開采保護層、煤層大面積注水等；局部性措施主要有：松動爆破、超前鉆孔、水力沖孔、卸壓槽等。區(qū)域性措施放突效果較好，如果煤層無保護層可采，目前主要是采用瓦斯抽放的方法。

4.2.1瓦斯抽放鉆孔布置

煤層內(nèi)瓦斯抽放鉆孔有下向孔、水平孔和上向孔三種布置方式。據(jù)前蘇聯(lián)的研究，其抽放率之比為1：1.20：1.35，特別是在薄煤層及自然透氣性低及中等的煤層，上向孔抽放效果最好。

前蘇聯(lián)卡拉干達、庫茲巴斯和沃爾庫塔煤礦采用的鉆孔參數(shù)為：直徑80～100mm，孔深150～200m，孔距10～20m，鉆孔密度為12～18m/kt煤，瓦斯抽放率可達30％。在采取人工增大煤層透氣性措施的情況下，抽出率可達55％以上。