煤礦瓦斯防治與利用及碳排放關(guān)鍵問題研究

任習(xí)偉

（鄭煤集團(tuán)（登封）教學(xué)二礦有限公司，河南 登封 452482）

1 引言

我國是能源大國，在眾多種類的能源中，煤和瓦斯的利用率是相對較高的，同時人們對煤以及瓦斯的需求也相對較高。為了滿足人們對煤與瓦斯日益增高的需求，我國就要對大量的煤礦進(jìn)行開采，并且要在保證質(zhì)量的情況下進(jìn)行開采，因?yàn)檫@樣才能提高煤礦的利用率，減少浪費(fèi)。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國已經(jīng)可以做到對煤礦進(jìn)行深層次的開采了，并且在開采的過程中發(fā)現(xiàn)，在煤礦內(nèi)部往往會伴有瓦斯存在。瓦斯具有雙面性，正確開采可以為人民生活以及工業(yè)活動等等利用，但是如果沒有做到正確開采，就很容易造成安全隱患，因?yàn)橥咚故怯卸拘詺怏w，并且有爆炸性。同時，在對煤礦開采的過程中會涉及環(huán)境污染問題，因?yàn)樵趯γ旱V進(jìn)行開采的過程中會排放大量的碳。所以在開采過程中應(yīng)該應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)盡量控制碳排放，因?yàn)榇罅康奶寂欧艜廴经h(huán)境，所以應(yīng)該在控制碳排放的前提下對煤礦以及瓦斯進(jìn)行合理開采。

2 與煤礦瓦斯有關(guān)的關(guān)鍵科學(xué)問題

在對煤礦進(jìn)行開采的過程中，還會對煤礦的內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行研究。經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，雖然大部分煤礦內(nèi)部都會伴有瓦斯存在，但是處于不同地址條件下的煤礦伴隨的瓦斯量、瓦斯密度以及瓦斯質(zhì)量等等都是不一樣的。并且在不同地址條件下對瓦斯進(jìn)行開采所要面對的環(huán)境、需要注意的事項(xiàng)以及開采的方法、方案等等都是不一樣的，所以在對煤礦進(jìn)行開采的時候，要根據(jù)具體問題進(jìn)行具體分析，并且選擇合適的開采方案。根據(jù)調(diào)查顯示，在對煤礦進(jìn)行開采時，主要問題有以下幾個，分別是煤層變質(zhì)變形與瓦斯吸附問題、構(gòu)造煤結(jié)構(gòu)與瓦斯賦存問題、深部煤炭開采瓦斯問題以及煤礦瓦斯異常區(qū)地球物理探測與預(yù)測問題。

2.1 煤層變質(zhì)變形與瓦斯吸附問題

煤礦由大量煤巖組成，而煤巖是一種有機(jī)巖石，與其他巖石不同，煤巖的結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜，煤巖具有低楊氏模量以及高泊松比，所以煤巖在變質(zhì)和變形行為上有很多大不同，進(jìn)而在不同條件下，瓦斯在對煤層進(jìn)行吸附以及解吸時，都會產(chǎn)生不同的特征。因?yàn)榈刭|(zhì)環(huán)境等條件的不同，煤會產(chǎn)生不同程度的變質(zhì)，進(jìn)而其孔隙結(jié)構(gòu)就不一樣；而孔是煤進(jìn)行氣流流通的根本，所以孔隙結(jié)構(gòu)不一樣，就會導(dǎo)致煤的透氣性不同。根據(jù)調(diào)查顯示，煤巖的變質(zhì)程度與瓦斯吸附量成正相關(guān)的關(guān)系，因?yàn)槊簬r在產(chǎn)生變質(zhì)的過程中會產(chǎn)生大量的孔隙，雖然孔隙較小，屬于納米級別，但是依然會增加煤比面積，而煤比面積越大，瓦斯的吸附能力越強(qiáng)，所以其吸附量就會增多。

2.2 構(gòu)造煤結(jié)構(gòu)與瓦斯賦存問題

不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境以及自然環(huán)境是不一樣的，所以不同地區(qū)的煤礦的形成條件都是不一樣的，進(jìn)而煤礦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、環(huán)境等等都會存在很大差異。同時，因?yàn)榈赜虿灰粯樱煌貐^(qū)的地質(zhì)都會經(jīng)過不同的演化過程，而不同的演化過程會對煤礦造成不同的影響，進(jìn)而其內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會根據(jù)演化而發(fā)生改變。并且經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，演化不僅會對煤礦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響，其還會對煤層瓦斯的賦存以及分布造成影響，這就會給開礦工作帶來很大困難。所以要想順利、安全的開礦，可以通過構(gòu)造煤結(jié)構(gòu)來研究瓦斯的賦存問題。

2.3 深部煤炭開采瓦斯問題

在對煤礦進(jìn)行開采的時候要盡量做到深層開采，因?yàn)檫@樣才能避免浪費(fèi)的現(xiàn)象發(fā)生。但是在對深層煤礦進(jìn)行開采的時候有很多注意事項(xiàng)，因?yàn)槊旱V深層環(huán)境與淺層環(huán)境是存在很大區(qū)別的，很多在淺層煤礦區(qū)不會出現(xiàn)的問題，在深層煤礦區(qū)都會出現(xiàn)，比如壓力問題、透氣性問題以及溫度問題等等。并且煤礦開采的越深，越容易產(chǎn)生危險(xiǎn)，比如礦震，就是因?yàn)楹瑲舛嗫捉橘|(zhì)和儲氣構(gòu)造在開挖卸荷和高壓吸附瓦斯解吸膨脹耦合作用而產(chǎn)生的。

3 與煤礦瓦斯有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問題

3.1 煤與瓦斯突出及其預(yù)防治理

在對煤礦進(jìn)行開采的過程中，煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)系數(shù)很大，想要預(yù)防這種危險(xiǎn)發(fā)生，就要增強(qiáng)煤礦的空氣流通程度，同時還要對瓦斯突出進(jìn)行合理的預(yù)防。預(yù)防工作過主要分為兩方面，分別是瓦斯突出預(yù)測以及優(yōu)化瓦斯抽采技術(shù)。

瓦斯預(yù)測可以根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、煤的普氏系數(shù)、瓦斯密度以及瓦斯含量等等影響因素進(jìn)行預(yù)測，并且還可以通過敏感瓦斯指標(biāo)對煤層是否容易產(chǎn)生突出危險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，比如瓦斯含量、最大鉆屑量Smax以及鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1等等。如果評價(jià)的結(jié)果是容易產(chǎn)生突出危險(xiǎn)，那么就根據(jù)相應(yīng)的指標(biāo)采取不同的預(yù)防措施。同時，還可以優(yōu)化瓦斯的抽采技術(shù)來降低突出的發(fā)生率。我國科學(xué)技術(shù)已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，所以可以選取合適的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到瓦斯的抽采中。

3.2 煤與瓦斯共采及其資源利用

煤與瓦斯都是可利用的資源，同時在很大程度上，煤與瓦斯都是共同存在的，所以在開采時就要考慮全面，避免因?yàn)閷ζ渲幸粋€的開采而造成另一種資源的浪費(fèi)。但是在實(shí)際的開采的過程中，因?yàn)槎叩拈_采條件以及貯存條件不一樣，所以在開采的時候難免會產(chǎn)生浪費(fèi)。所以為了盡量將浪費(fèi)降到最低，就要在開采之前進(jìn)行合理的調(diào)查，對二者的價(jià)值進(jìn)行分析，然后在開采的時候進(jìn)行合理的取舍。

3.3 煤炭開發(fā)中的碳排放及其環(huán)境保護(hù)

根據(jù)調(diào)查顯示，造成環(huán)境污染的污染源中，最大污染源之一的就是碳排放，碳排放不僅會造成全球變暖，還會影響空氣質(zhì)量，所以就應(yīng)該合理地控制碳排放。在對煤礦進(jìn)行開采的過程中，就難免會產(chǎn)生碳排放，所以為了合理地控制碳排放量，就應(yīng)該在開采的過程中運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)對碳排放進(jìn)行處理。

4 結(jié)語

為了開采到更多的能源，在對煤礦進(jìn)行開采的時候就要盡量做到深層開采，但是開采的越深，危險(xiǎn)系數(shù)就會越大，所以對煤礦進(jìn)行科學(xué)合理的開采是很有必要的。并且在開采的過程中還要注意碳排放問題，因?yàn)檫^多的碳排放會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。所以怎樣在控制好碳排放的情況下，對煤礦進(jìn)行科學(xué)合理的開采會是以后研究的重點(diǎn)，希望本篇論文對如何在控制好碳排放的前提下，對煤礦進(jìn)行科學(xué)合理的開采有所幫助。