高瓦斯煤层开采的新思路及待研究的主要问题

高瓦斯煤层开采的新思路及待研究的主要问题 第卷第期?月中国矿业大学学报（）叫高瓦斯煤层开采的新思?及待研究的主要问题周世宁，?柏泉，李增华（中国矿业大学能源科学与工程学院，江苏徐州）摘要提出了解决高瓦斯煤层开采的新思?在一个密闭的空间中实现瓦斯与煤同采，使采煤工作在一个即能密封又能开放的空间中进?；当采煤机械高速运?、瓦斯涌出?很大时，回采工作面上下巷道密闭，使回采工作空间的瓦斯浓度保持在以上，完全处于?能产生爆炸的环境中，使机械设备的效率能够得到充分发挥，实现高产高效高安全生产的目标；当工作面出现故障、必须停采处?时，打开工作面上下巷道的风门，恢复通风，煤与瓦斯同采是高瓦斯煤层的一项全新的开采方式，需要对其主要问题进?深入的研究关键词高瓦斯煤层；开采新思?；煤与瓦斯同采；中国是世界上少数几个一次能源以煤为主的国家在中国生产和消费的一次商品能源中，煤炭约占，煤炭提供了的发电能源、的化工原?和的民用商品能源，在未来的中，随着新能源、可再生能源、水电和核电的发展与推广，将使煤炭在一次能源中的消费比重逐?下降，但却?足以动摇煤炭在中国的主导地位中国的这种资源条件决定了我国在走向可持续发展的历史时期，只能选择以煤为主的一次能源结构，在煤炭开采中，发生重大灾害事故并造成的人身伤亡和生态环境的破坏也是巨大的如?月发生在乎顶山矿务局十矿的瓦斯爆炸事故，死亡人；?月发生在淮南矿务局潘三矿的瓦斯爆炸事故，死亡人，使爆炸地点附近范围内的通风设施遭到严重破坏，直接经济损失超过万元?月日贵州水城矿业集团木冲沟矿发生瓦斯煤尘爆炸事故，死亡人此外，在地方煤矿和乡镇煤矿发生的瓦斯爆炸事故则?是屡见?鲜，造成的损失也是极其惨重的近十多?来，随着开采深度的进一步加大，?少煤矿变为高瓦斯矿井，原来没有瓦斯突出危险的煤层变为有瓦斯突出危险的煤层，国有煤矿近的矿井为高瓦斯和突出矿井，使煤矿安全生产受到严重威胁此外，由于煤矿的开采，我国每?向大气直接排放煤层瓦斯。 。 ，居世界第一，而甲烷的温室效应比二氧化碳高倍，对环境造成了严重污染但瓦斯（甲烷）又是一项洁净能源，我国瓦斯储?丰富，埋藏在以内的煤层瓦斯资源?达（，）“。 ，极具开采利用价值，目前国内外在瓦斯开采方面采取的措施主要是，通过在煤层中打钻孔进?抽放但是，由于煤层透气性低，瓦斯抽放并没有达到预期的效果，从而导致了两方面的结果一方面，煤层开采过程中回风巷道瓦斯浓度超限，对安全生产仍然造成严重威胁；另一方面，许多瓦斯排放到大气中，造成资源浪费并对环境造成污染为了解决这一问题，笔者提出采用一个全新的观念即在一个密闭的空问中实现瓦斯与煤同采，以达到从根本上解决上述问题的目的高瓦斯煤层煤与瓦斯同采的基本思?缓倾斜厚煤层是我国煤炭工业的主采煤层，适台用长壁工作面开采，目前许多工作面的长度超过，日产在以上但是，对于高瓦斯煤层，由于开采时瓦斯涌出?大，日产千吨的工作面其瓦斯涌出?可达每分钟数十立方米，往往超过了矿井的通风能?，导致工作面回风流瓦斯浓度超限，迫使采煤机械设备停采并使工作面安全生产受基金项目国家自然科学基金资助项目（）国家高等学校骨干教师资助计划项目研究成果之一作者筒介周世宁（一），男江苏省扬州市，中国矿业大学教授博士生导师中国工程院院士，从事煤矿瓦斯及防治方面的研究中国矿业大学学报第卷到严重威胁，从而?能实现工作面高产高效高安全的目标可见，瓦斯已经成为限制高产高效安全生产的主要因素为了解决这一问题，笔者认为应当改变传统的把瓦斯作为有害气体的做法，引入一个全新的观念建立一种煤与瓦斯同采的系统使采煤工作在一个即能密封又能开放的空间中进?；当采煤机械设备高速运?、瓦斯涌出?很大时，回采工作面上下巷道密闭，使回采工作空间的瓦斯浓度（体积分数）保持在以上，完全处于?能产生爆炸的环境中，从而使机械设备的效率能够得到充分发挥，而抽出的瓦斯又能够加以利用，实现高产高效高安全的目标；当工作面出现故障、必须停采处?时，打开工作面上下巷道的风门，恢复通风在一个密闭空间中实现煤与瓦斯同采，每采煤的同时，可抽采。 左右的瓦斯由于在这一系统中氧气的含?（体积分数）低于，因而也消除了采空区煤炭自然发火的危险它在技术?线上完全?同于传统的在工作面四周打钻孔、顶板掘排瓦斯巷、边采边抽瓦斯的方式在这一共采系统中，从工作面空间抽出的?仅是邻近煤层和采空区的瓦斯，?重要的是抽排了开采煤层释放出来的大?瓦斯，因而从根本上解决了回采工作面瓦斯过大、瓦斯浓度超限，从而限制采煤机械设备效率的发挥和影响安全生产的问题它的构思是新颖的，在世界采煤史上是前所未有的，但是也是可?的因为今天的煤炭工业与过去传统的作业方式已经有了很大的?同，采煤和支护都实现了机械化，在长达的工作面上，仅有人工作，而且无人工作面在国内外也已在试验研究之中为了解决高瓦斯煤层开采中高产高效与瓦斯超限的矛盾，有必要对长壁工作面回采、通风系统进?创新探索，而且目前已经具备了初步的物质条件和?论技术基础高瓦斯煤层煤与瓦斯同采需要解决的主要问题高瓦斯煤层煤与瓦斯同采是一种全新的高瓦斯煤层开采方式，需要进一步研究解决一些具体的技术和?论问题，其中主要包括）煤与瓦斯共采系统的技术经济适用条件需要进?论分析、经济核算和现场调研，并在此基础上界定在?同地质、开采条件下，密封共采系统与传统的加大风?一尾巷回风一边采边抽系统之间的合?分界线）煤与瓦斯共采系统的采区巷道布置需要从?论上研究在采区巷道密封系统中的运输方式、抽瓦斯巷道的设置和管道系统的布局，以及密封和开放状态下的通风巷道系统及其交换方式）煤与瓦斯同采工作面上、下风巷中的柔性气动快速密闭和气幕密封装置需要研究煤与瓦斯同采工作面上、下风巷中的柔性气动快速密闭和气幕密封装置，该装置即能满足工作面快速密闭和开启的需要，又?影响工作人员的?动）密封空间中合?的负压值及气压控制和抽瓦斯系统需要研究在煤与瓦斯同采工作面密封空间中合?的负压值及其分布情况，气压控制及其对密闭空闻中瓦斯流场的影响，以及采空空间中瓦斯浓度的分布及抽瓦斯系统的合?布置）密封空间中工作人员的呼吸、供氧、通讯、自救和救护系统的设计与制造这是确保人员正常工作与生命安全，以及人体健康的关键?论和技术问题其中包括采用何种供氧、呼吸系统，人员在工作面的合?工作时间，配备何种方式的自救和救护系统，采用何种方式与外界联系等）工作面工况监测系统和人员健康动态监测系统为了确保工作面安全生产，还需要建立可靠的工作面工况监测系统和人员健康动态监测系统，以?发现异常情况时能够及时处?此外，还需要研究有关法规，以及密闭工作面空间中的除尘问题和相应的照明系统等目前，当务之急是应当进?煤与瓦斯同采系统的可?性和适用性?论分析，在实验室进?密封系统可靠性和适用性的研究，进?密封和开放系统交换的模拟试验，查明采空空间的瓦斯浓度分布规?，选择合?的负压值和抽排出以减少过渡期的危险和时间同时，对人体在瓦斯浓度（体积分数）大于，氧气低于条件下的适应能?进?研究，对在该密封系统中运转的机电设备的防爆性能进?研究，寻求在密封系统中合?的人一机环境系统，为高瓦斯煤层煤与瓦斯同采系统的实际应用奠定坚实的基础结论高瓦斯煤层煤与瓦斯同采是高瓦斯煤层的第期周世宁等高瓦斯煤层开采的新思?及待研究的主要同题种全新的开采方式，需要对实现这种开采方式的物质条件和?论技术基础的主要问胚进?深入的研究通过建立煤与瓦斯同采系统将大大提高工作面产?，减少通风费用防止煤炭自燃