淺析煤礦瓦斯的利用與問題防治

前言

煤礦瓦斯是和煤相伴而生的一種氣體，它指的是礦井下邊以甲烷為主要成分的有害、有毒氣體的總和。在煤礦開發(fā)的過程中，瓦斯氣體一般會從煤井的底部出來，瓦斯是有毒有害的氣體，往往會造成了礦井的突出和燃燒爆破。一般情況下而言，煤礦瓦斯氣體的主要成分是由甲烷組成，單純從甲烷自身來考慮，一方面甲烷具有很強的溫室效應，會對臭氧層造成高于二氧化碳七倍的破壞，另一方面甲烷是一種潔凈的能源，純瓦斯的熱值和天然氣相當。所以說，優(yōu)化對煤礦瓦斯的利用具有以下幾個方面的優(yōu)點：第一，能夠減少制止煤礦瓦斯事故的發(fā)生，第二，能夠在很大程度上減少溫室氣體的排放，防止環(huán)境污染，對改善大氣環(huán)境有著重要的意義，第三，合理利用瓦斯能夠優(yōu)化我國的能源結構，彌補天然氣在分布上和數量上的不足，保證我國能源結構的合理調整。

煤礦瓦斯的具體利用情況

·煤礦瓦斯可以用于民用燃氣

我們知道，甲烷是一種潔凈的能源，純瓦斯的熱值和天然氣相當，因此可以作為民用燃氣利用。通常情況下，每平方米瓦斯的熱量與1.3千克。如果甲烷的濃度大于30%，再加上有充足的起源和穩(wěn)定的氣壓時，煤礦瓦斯能夠用于民用燃氣，可以用來做飯、燒水、取暖等。它們利用起來要比人工煤氣更加清潔，更加高效。但是，由于煤礦瓦斯的濃度過低，同時也富含氧氣，其利用范圍不便于擴大，很難形成規(guī)模。

·煤礦瓦斯可以用于發(fā)電

煤礦瓦斯除了能夠用于民用燃氣，還可以用于發(fā)電。發(fā)電機的運行由于會受到瓦斯成分、濃度以及抽采量的影響，利用內燃機是當前利用煤炭瓦斯進行發(fā)電的主要方式。利用內燃機進行發(fā)電具有建設周期短、投資性小的特點。利用煤礦瓦斯進行發(fā)電，雖然經濟效益不是很顯著，但是在環(huán)境污染方面卻很小，能夠減少大氣污染和資源的浪費，同時也會獲得很好的經濟效益和社會效益。

·煤礦瓦斯可以用于化工燃料

在煤礦開采的過程中，高濃度瓦斯的最主要成分還是甲烷。當開采或抽放的是純凈的高濃度瓦斯時，瓦斯氣體就能夠作為基本的化工原料，通過轉化合成原料氣可生產多種化工產品，具有很高的經濟價值和經濟效益。

·煤礦瓦斯可以用于提純

提純技術有變壓吸附、膜分離技術及低溫液化技術。經過提純后，氣體中甲烷含量（相對于井下抽采的原料氣）可達 90 %以上，而且氧含量大幅度減少，可使低濃度瓦斯氣體直接用于民用燃料，也能長距離輸送，擴大了利用范圍，產生了規(guī)模效益。

煤炭瓦斯的治理措施

·優(yōu)化井下抽放

煤礦瓦斯的問題的防止是煤礦生產的重點所在，井下抽放是其中一個重要的原則。在煤礦生產的過程中，一般都是采用井下抽放和地方抽放相結合、強化抽放和常規(guī)抽放相結合以及巷道抽放和鉆孔抽放相結合的技術措施。由于瓦斯具有可燃性，一旦利用不好就會造成爆炸。就我國目前的情況來看，煤礦井下瓦斯抽放技術雖然有幾十年的歷史，但是利用率還不夠高，需要進一步加強。

·提高地面抽采技術

地面抽采也是優(yōu)化瓦斯治理的一個重要方法，2010年我國煤炭瓦斯產量超過100億立方米，其中井下抽采占到了50%，地面開采達到了50%。預計到2020年，我國煤礦瓦斯的產量高達400億立方米，其中，地面開采量達300億立方米，井下抽采達到100億立方米。。地面抽采依然受到地質地形條件，煤層滲透率等許多條件的制約。

·提高煤礦瓦斯的抽放效果

通常情況狂下，煤礦瓦斯的抽放效果主要表現在煤礦瓦斯的抽放率低，要從以下幾個方面入手來提高煤礦瓦斯的抽放效果：首先，大力提高煤層的透氣度。相關技術人員和工作人員在進行瓦斯抽放的過程中，要提高煤層的透氣度，采用水力割縫、交叉布孔以及水力壓裂的方法進行處理，不斷提高煤層透氣性系數；其次，要不斷改進煤礦鉆孔抽放的工藝系數，改進布孔的基本方式，優(yōu)化布孔方法，增加布孔的密度，確定好合理的鉆孔位置，提高煤礦瓦斯抽放的負壓。

·綜合抽放瓦斯

在煤礦瓦斯生產和防治的過程中，要采取有效措施綜合瓦斯抽放。在生產的過程中，要根據開采的實際情況，實行綜合煤礦瓦斯抽放，也就是要把采空區(qū)瓦斯采后抽、開采煤礦瓦斯采前抽放等方式有機結合起來。在工藝及方式方面，將鉆孔抽放及巷道抽放、井下抽放與地面鉆孔抽放、常規(guī)抽放與強化抽瓦斯、垂直短鉆孔抽放與水平長鉆孔抽瓦斯等相結合的技術措施。綜合抽放方法是當前高效煤礦采抽的基本方法，也是治理瓦斯“綜合抽、嚴縫抽、密鉆抽”的重要組成部分。

我國是目前世界上最大的煤炭生產國和消費國。據統計，我國每年在采煤的同時排放煤礦瓦斯氣體約200 億 立方米，約占我國工業(yè)生產甲烷排放量的1/3，因此，不斷采取積極措施優(yōu)化煤礦瓦斯的利用和防治具有十分重要的現實意義。

（作者單位：義煤集團孟津煤防突部）