1、1 绪论绪论 1.1 研究背景及意义 煤炭是我国的主体能源和重要资源，国民经济的快速发展，对煤炭的需求 日益增加，然而伴随着煤炭的高强度开采，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等瓦斯事 故也频繁发生。由表 1-1 可分析出在我国矿井中，高瓦斯矿井和突出矿井占比 例较大，因而瓦斯问题更加严峻。2000 年，我国原煤产量由关井压产前的 13 亿 t 降至 10 亿 t，煤炭生产死亡 5798 人，百万吨死亡率为 5.8，是俄罗斯的 12 倍，印度的 16 倍，美国的 182 倍。瓦斯灾害是造成我国煤矿灾害事故严重的 主要原因。2000 年，我国煤矿共发生一次死亡 39 人重大事故 367 起，共计 死亡 16
2、94 人，其中，瓦斯事故 267 起，死亡 1281 人，分别占 39 人重大事 故起数的 72.75、死亡人数的 75.62；发生一次死亡 10 人以上的特大事故 75 起，死亡 1398 人，其中，瓦斯事故 69 起，死亡 1319 人，分别占 10 人以 上特大事故起数的 92.00、死亡人数的 94.351。 由于煤矿事故多，死亡人数多，造成了我国煤矿的百万吨死亡率一直居高 不下，特别是煤矿重大及特大瓦斯灾害事故的频发，不但造成国家财产和公民 生命的巨大损失，而且严重影响了我国的国际声誉。 由下图 1.1 和图 1.2 可知，我国已度过了事故高发期，随着近年来安全投 入力度增大，煤矿安
3、全事故总体呈下降趋势，2011 年煤矿事故死亡人数达到 了 1973 人，2012 年降至 1384 人。不难看出，煤矿事故中，瓦斯事故为主要 灾害2。瓦斯灾害已成为制约高效开采和安全生产的最重要因素。对于高瓦斯 以及瓦斯突出矿井， 单纯采用通风的方法难以把工作面的瓦斯浓度控制在允许 的范围内，因此，强化瓦斯抽采才是防止瓦斯灾害事故最有效的途径。 表 1-1 瓦斯矿井数量和比例 矿井瓦斯等 级 国有重点煤矿 年产量大于 3000 吨国有重点煤矿 总计 数量 比例 数量 比例 数量 比例 瓦斯矿井 338 55.6 973 46.4 1311 48.5 高瓦斯矿井 164 26.8 938 44
4、.8 1102 40.8 突出矿井 107 17.6 184 8.8 291 10.7 总计 609 100.0 2095 100.0 2704 100.0 图 1.1 2001-2012 年煤矿事故死亡人数 图 1.2 2001-2012 年煤矿事故统计分析 在过去的二十年里，我国煤炭科学技术取得了前所未有的突破。与此同时， 伴随着现代化、科技化、机械化、自动化和大强度煤炭开采规模的不断扩大，导 致了整个矿井的采动空间和开采范围剧增，使得回采工作面以及采空区的瓦斯 呈现出高强度、高速率、大体积和非均匀式的涌出特点，同时更增大了有关专 家对各种煤矿瓦斯灾害防治的难度系数。 为满足国内企业对煤炭
5、与日俱增的需 要，保证我国经济快速、稳定的发展，很多煤矿企业开始引进国外先进的生产 设备，不断进行技术革新，特别是在高效率、高产量的集约化生产和综合采煤 工艺方面取得了前所未有的跨越式进步。取得可喜成绩的同时，我们也看到了 我国煤矿瓦斯安全高效抽采技术的发展速度缓慢， 仍旧远远落后于全国煤炭产 量的提高速度，这就给煤矿安全生产工作埋下了重大的隐患。 矿井瓦斯对煤矿安全生产工作的突出性危害有三个大方面：爆炸、突出和 窒息。特别的，煤矿瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出事故不仅能对矿井巷道设施造成 巨大的毁坏（如井巷垮塌） ，而且常常会导致矿井火灾、水灾和煤尘爆炸等二 次、甚至多次矿井灾害事故的连续发生。更严
6、重的是，此类事故会造成大量煤 矿工人的伤亡和难以估计的财产损失。 统计表明2，我国高瓦斯矿井和有瓦斯突出危险的矿井占到了全国矿井总 数量的 30%左右， 而重、特大恶性瓦斯事故的高发生频率并没有得到根本性的 解决，这将严重阻碍着未来我国煤矿安全生产工作的顺利进行。因此，煤矿瓦 斯抽采工作， 势在必行。 煤矿瓦斯抽采是减少矿井瓦斯涌出量的重要途径之一， 对于矿井瓦斯灾害事故的防治具有重要的作用3-4。 首先，采取瓦斯抽采的办法能够有效地解决井下瓦斯浓度超限问题，提高 煤矿开采过程中的安全性。当对井下进行瓦斯抽采之后，采空区瓦斯涌出量将 会降低 70%以上，同时还能大大降低井下通风成本费用。 瓦斯抽采另一个好处是变害为利，瓦斯在严重影响煤矿安全的同时，瓦斯 又是一种重要的矿物能源，每立方米瓦斯的燃烧热为 3.7 107J，相当于 1 1.5kg 烟煤9，人们可以对抽采出的瓦斯进行合理利用，为我国的工业生产和 人民生活服务，取得较好的社会和经济效益。 1.2 国内外瓦斯抽采研究现状 1.2.1 国内研究现状 下面从瓦斯抽采量、瓦斯抽采率、瓦斯抽采方法、瓦斯
