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怎样降伏井下气老虎院士安全专家共同呼吁推进煤与瓦斯共采-【新闻】

发布时间:2021-05-24 11:23:40 阅读: 来源:不锈钢酒桶厂家

怎样降伏井下气老虎?——院士安全专家共同呼吁推进煤与瓦斯共采矿难!瓦斯爆炸!

10月9日22时,江西省上饶县枫岭头镇传来一声巨响,该镇永吉煤矿突发一起局部瓦斯爆炸事故。10名矿工被困井下,生死不明。

为什么煤矿瓦斯爆炸事故时有发生,有没有办法降伏瓦斯这只吃人的气老虎?

科技日报记者第一时间联系到中国工程院院士谢和平、国家安全生产专家组成员林伯泉教授等。他们表示,瓦斯爆炸事故多由人为操作等主观因素引发,但是客观原因不容忽视:我国大部分煤层构造独特,渗透性低,瓦斯难以析出,国家和煤矿应加大科技投入,推进煤与瓦斯共采,把瓦斯爆炸的概率降到低。

井上是能源,井下是老虎

瓦斯是什么?

在科学家看来,这是一种与天然气类似的清洁能源;在矿工看来,这就是气老虎,在煤矿五大自然灾害中,其危害程度居首,被称为煤矿第一杀手。

瓦斯其实是煤层气的统称,主要成分是甲烷(80%以上),以及少量的二氧化碳和氮气。

近年来,由瓦斯引起的突出、爆炸事故,在我国的煤矿重大事故中占大头(如2013年全国煤矿死亡事故中,瓦斯爆炸事故占48.6%,煤与瓦斯突出事故占20%)。

之所以瓦斯事故高发,无外乎人为操作的主观因素和地层构造等客观原因。谢和平告诉记者,由于我国含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动,煤层内生裂隙遭到破坏,煤层渗透率普遍较低,这一特点决定了瓦斯会顽强地吸附在煤炭中。

这就意味着,通过地面打井的等手段很难让瓦斯有效析出。而在掘进中,随着煤层应力改变,煤块分崩离析,藏在煤中的瓦斯极易在短时内大量涌出,若不能安全排出,爆炸、突出等恶性事故就会发生。 国家安全生产专家组成员、中国矿业大学教授林伯泉说。

但即使将瓦斯抽排井外,若不加以利用也是祸害:甲烷对臭氧层的破坏效应是二氧化碳的21倍,大量排放瓦斯将引发严重的温室效应。

目前,我国探明的瓦斯储量与天然气相当,约为36万亿立方,居全球第三。据估算,1立方瓦斯可发3度电,热值与1.5公斤煤相当。过去一放了之的瓦斯实际是白白浪费的能源。

降伏气老虎不容易

其实,对瓦斯进行利用早有先例。

在山西晋城,出租车、公交车都用上了比天然气还便宜的瓦斯气;在辽宁抚顺,有半数市民供暖、烧饭都是老虎台煤矿瓦斯气的功劳

谢和平告诉记者,随着时代发展和技术进步,我国已提出并实施煤与瓦斯共采,实现双能源科学开采。

2004年,我国开采瓦斯量19亿立方,利用6亿立方;2006年,国务院出台了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》;2013年,增长到156亿和66亿立方。不难看出,越来越多的煤矿企业注重从气中吸金。

但是,降伏气老虎远比想象的困难。我国70%80%煤层是微孔隙、低渗透、高吸附,瓦斯很难自己跑出来。而在美国,一般只需地面打井就能抽采多数瓦斯。

在2000年,美国公司信心满满地进军淮南、淮北煤矿进行瓦斯开采,结果铩羽而归。同时,引进美、澳井下钻机直接在煤层中打钻孔抽采瓦斯的尝试也收效甚微。长江学者、中国矿大(北京)周宏伟教授如是说。

因此,弄清楚瓦斯在煤层中的采动应力分布特征、瓦斯解析规律和释放通道等理论与技术难点,才有可能化敌为友。

让气老虎化敌为友

永吉煤矿位于上饶县枫岭头镇坑口村,此处采煤已有80多年,矿井越挖越深,难度和危险可想而知。

中国煤矿的大特点是越挖越深,平均开采深度近500米,且每年以2030米的速度增加,但是极限开采深度多少无人回答。

谢和平不无担忧地说:同时,现有几十种开采方式,哪一种开采动力学更高效、绿色和安全,也没有系统研究。

一边是煤炭在我国能源结构中占比近70%的巨大需求,一边是1000米以下煤炭资源量占比达53%不利开采条件,矛盾突出。煤矿越挖越深,开采难度呈几何级增加。

因此,想要把瓦斯科学、安全地开采出来,核心问题就是弄清开采卸压过程中,煤岩体如何有效破裂、瓦斯如何有效解吸富集、如何实现针对性抽采等,进而实现煤与瓦斯共采的有效性、针对性和时空协同性。

谢和平介绍,他带领中国矿大、川大等承担的973计划项目《深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论》就是要解决这个问题。

他们研发出一种卸压增透技术及装备。其原理就是利用水射流的切割作用,在钻孔内壁上开挖出多条缝槽,使得煤层裂隙不断增长扩容,并连接成网,为瓦斯顺利涌出修桥建路。

目前,研究成果已在河南平顶山、焦煤等成功应用,钻进破煤效率提高4.5倍,煤层透气性提高100525倍,钻孔抽采范围提高310倍,抽采达标需要的钻孔数减少30%40%,取得了显著的社会效益与经济效益。

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