煤炭瓦斯防治技术的发展趋势分析研究

煤炭瓦斯防治技术的发展趋势分析研究

贺荣平

国家能源集神东煤炭集团有限责任公司锦界煤矿 陕西省榆林市 719300

摘要：煤炭瓦斯是煤矿安全生产中的重要隐患和主要因素之一，往往导致严重的人员伤亡和财产损失。为了提高煤矿安全性能和保障矿工的生命财产安全，煤炭瓦斯防治技术一直是煤矿安全领域的研究热点。

关键词：煤矿瓦斯；防治；发展趋势

引言

随着全球经济的飞速发展和人口的持续增长，能源需求不断攀升。作为全球最重要的能源资源之一，煤炭在全球能源结构中扮演着极为重要的角色。然而，煤炭的开采和利用过程中产生的瓦斯问题一直以来都是困扰煤矿安全生产的一大难题。随着机械化程度的提高和矿井开采深度的不断增加，矿井瓦斯灾害频发，其中尤以煤与瓦斯爆炸事故对煤矿生产安全构成最为严重的威胁。瓦斯事故不仅会破坏整个矿井的生产系统，造成大量人员伤亡，还会给国家的财产带来巨大的损失。因此，为了保障煤矿生产的安全性，煤炭瓦斯防治技术的研究与应用变得尤为迫切。

一、煤炭开采中的通风瓦斯

煤炭是由植物在地下经过数百万年的压力和热作用形成的，其中含有各种气体，包括甲烷。当煤炭被开采或开采过程中遇到煤层时，压力减小，煤中的甲烷气体会逸出并聚集在煤矿的空洞中。煤炭开采过程中，地下的煤矿会产生大量的粉尘和振动，这些因素会导致煤层中的甲烷气体释放出来。同时，煤矿中使用的机械设备、爆破作业等也会促使瓦斯的释放。此外，地质构造和煤层裂隙等因素也会影响瓦斯的逸出和积聚。通风瓦斯主要是由甲烷组成，它是一种无色、无味的气体，具有很高的可燃性。在矿井中，瓦斯会随着矿井的通风系统扩散和流动，但如果通风系统不完善或受到阻碍，瓦斯就会在矿井中积聚，形成潜在的危险。了解通风瓦斯的来源和形成机制对于煤炭开采的安全和环境保护至关重要，可以为制定有效的防治措施提供重要的指导。

二、通风瓦斯的危害

煤炭瓦斯是在煤矿或煤炭开采过程中产生的一种危险气体，主要由甲烷组成。煤炭瓦斯的危害主要体现在以下几个方面：

（一）安全危险

煤炭瓦斯是一种易燃气体，当瓦斯浓度达到一定范围内（5%~15%之间）并与空气形成混合气体时，遇到明火、电火花或高温源时，会发生瓦斯爆炸。瓦斯爆炸释放出的能量和冲击波可以造成严重的人员伤亡和设备损坏。煤炭瓦斯在高浓度下对人体具有毒性。当瓦斯浓度超过一定值（通常大于1%）并长时间暴露于该环境中，会导致中毒症状，如头晕、恶心、呕吐、乏力、窒息等。高浓度煤炭瓦斯的吸入可能导致窒息和死亡。此外，煤炭瓦斯是矿井突出（即矿井顶板发生坍塌）的主要原因之一。当瓦斯在地下矿井中积聚并与煤尘等可燃物质形成混合气体时，一旦发生爆炸，会引发矿井突出，导致矿工被困、伤亡和矿井设备破坏。

（二）环境污染

煤炭瓦斯的排放会导致环境污染。未经处理的煤炭瓦斯中含有甲烷，甲烷是一种温室气体，对全球气候变化有贡献。此外，煤炭瓦斯中还可能含有其他有害成分，如硫化氢、二氧化碳等，对环境和生态系统造成负面影响。

（三）经济损失

煤炭开采过程中存在通风瓦斯不仅给安全风险和工作难度带来了增加，还需要进行瓦斯抽采和处理，这不仅增加了能源消耗和成本，还给煤矿企业带来了巨大的经济压力。此外，瓦斯抽采和处理也给煤矿企业带来了不小的负担。瓦斯抽采需要使用抽风机等设备，消耗大量电力，并且需要建设和维护抽采系统。同时，对抽采下来的瓦斯进行处理，以减少对环境的污染，也需要投入相应的设备和技术。

三、煤炭瓦斯防治技术的发展趋势

（一）加强通风管理

在煤炭瓦斯防治技术中，加强通风管理是至关重要的一项措施。首先应合理设计和改进矿井的通风系统，这是确保通风效果和瓦斯控制的基础。通风系统应考虑矿井的地质条件、矿井结构、瓦斯生成和逸出规律等因素，确保通风气流能够覆盖整个矿井，并达到足够的风速和风量。通过优化通风系统的布局、风机的选择和调节等手段，提高通风效率和控制瓦斯积聚的能力。其次是采用科学有效的瓦斯抽采方法，将积聚在矿井中的瓦斯及时抽出并排放到安全区域。常用的瓦斯抽采方法包括排放井、抽放巷道、吸附剂吸附等。瓦斯抽采设备应具备可靠性和高效性，能够适应矿井瓦斯产量和变化情况。最后是可以建立完善的瓦斯监测与预警系统，通过安装传感器和监测设备，实时监测矿井中的瓦斯浓度、温度和压力等指标。当监测数值超过安全范围时，及时发出预警信号，采取相应的措施，如停工、疏散人员等，以确保矿井的安全。

（二）煤炭瓦斯防治技术与可持续发展的结合

煤炭瓦斯防治技术与可持续发展的结合是当前煤矿安全生产的热点，也是实现煤炭行业可持续发展的关键。这种结合不仅可以提升煤矿安全水平，减少事故风险，还能促进环境保护和资源利用的可持续性。首先，将瓦斯抽采与利用技术与可再生能源技术结合，可以最大限度地利用煤矿中的瓦斯资源，减少对传统能源的依赖，实现能源的可持续利用。这不仅有助于降低温室气体排放和环境污染，还能提高能源利用效率，为煤炭行业的可持续发展作出贡献。其次，煤炭瓦斯防治技术的应用能够减少矿井中的瓦斯排放，降低矿工和周边环境的风险。通过科学的通风管理和瓦斯监测预警系统的建立，安装传感器网络、视频监控等设备，实现对矿井中瓦斯浓度、温度、氧气含量等关键参数的实时监测，并结合数据分析和模型预测，及时发出预警并采取措施，以降低瓦斯事故的发生概率。这能够及时发现和处理瓦斯异常情况，提高事故应急响应能力，保障矿工的生命安全和身体健康。这为煤矿安全生产提供了有力支持，也符合可持续发展的理念。此外，加强煤炭瓦斯防治技术的研发创新和标准制定，需要建立健全的制度和规范管理体系。这包括瓦斯防治法规的制定和矿山安全监管的加强，推动煤炭矿山企业加大瓦斯防治投入，提高安全管理水平。通过技术创新、制度建设和国际合作，煤炭瓦斯防治技术将为矿业的可持续发展提供支持，实现矿业的经济、社会和环境效益的协调统一。

（三）瓦斯抽采与利用技术

传统的瓦斯抽采主要是通过抽风机将瓦斯排出，但这种方式会造成能源浪费。未来的发展趋势是将瓦斯抽采与利用相结合。瓦斯可以被收集、净化、转化为电力或热能等可再生能源进行利用，以提高能源利用效率和减少环境污染。

（四）智能化技术应用

随着信息技术的不断进步，智能化技术在煤炭瓦斯防治中的应用越来越广泛。包括传感器技术、数据采集与处理技术、远程监控和控制技术等。这些技术可以实时监测瓦斯浓度、温度、压力等参数，进行数据分析和预警，提高瓦斯防治的准确性和及时性。

结语

通过对煤炭瓦斯防治技术发展趋势的分析研究，可以发现这项技术已经取得了巨大的进步与成就。但是，随着时间的推移，煤矿安全形势变得越来越严峻，环境保护的要求也日益提高，这使得煤炭瓦斯防治技术面临着更多的挑战和机遇。因此，需要采取相关的措施来推进这项技术的发展，从而实现煤炭瓦斯防治技术与可持续发展的有机结合，促进煤矿安全生产和煤炭行业的可持续发展。

参考文献

[1]董根深.薛湖煤矿煤与瓦斯突出预测及防治技术研究［J］.中州煤炭，2013，35(9)：122-123.

[2]郭有慧.我国煤矿煤与瓦斯突出现状及防治对策［J］.技术与市场，2014，21(11)：236.