我国煤矿瓦斯抽采与利用发展历程、技术进展及展望

为加快推进煤矿瓦斯抽采与利用技术的研发与应用,通过系统梳理我国煤矿瓦斯抽放向瓦斯抽采的转变的发展历程,总结归纳我国典型煤矿瓦斯精准高效抽采技术,全面介绍煤矿瓦斯安全集输与全浓度利用技术最新应用情况,以期为加速发展煤矿瓦斯抽采与利用技术、实现甲烷减排、助力碳达峰碳中和(“双碳”)目标提供借鉴。20世纪30—50年代是我国煤矿瓦斯抽放的起步阶段,主要在辽宁抚顺、山西阳泉、重庆天府等矿区采用井下钻孔法抽放本煤层瓦斯和上邻近层瓦斯保障采掘安全;60—70年代,黑龙江鸡西、贵州水城等矿区采取边掘边抽措施防治瓦斯超限与事故,取得了良好效果,开发了邻近层瓦斯抽放技术,针对低透气性煤层试验了煤层水力割缝、控制预裂爆破、水射流扩孔等方法;自20世纪80年代开始,随着工作面瓦斯涌出量大幅度增加,有针对性地应用本煤层瓦斯预抽、邻近层瓦斯抽放和采空区瓦斯抽放等多种方法对卸压瓦斯进行了有效抽放,但瓦斯利用进展缓慢。进入21世纪后,对煤矿瓦斯的认识已由单一灾害属性向灾害与资源共生属性转变,逐步实现了变瓦斯抽放为瓦斯抽采,结合不同矿区瓦斯地质条件差异性形成了以山西晋城“四区联动”井上下联合抽采模式、安徽两淮碎软低渗煤层保护层开采模式以及重庆松藻水力强化增透模式为典型代表的瓦斯抽采模式,研发形成了水封阻火泄爆、干式阻火器、细水雾和自动喷粉抑爆等安全输送技术与装置,迄今已获得广泛应用。
在瓦斯利用方面,研发应用了瓦斯发电、直流氧化、多孔介质燃烧、蓄热氧化、乏风瓦斯掺混氧化等技术,为煤矿瓦斯“全浓度”利用提供了技术支撑。煤矿瓦斯抽采仍然面临普适性差、成本高等难题,利用技术主要面临经济性差的挑战。煤矿瓦斯抽采与利用技术的发展方向,将聚焦至发展10 a规划区域瓦斯超前预抽采技术体系、扩展煤与瓦斯共采模式、源头优化瓦斯利用各环节、提升瓦斯抽采管网智能化水平、产−学−研−政联合攻关助力瓦斯利用项目落地等方面,实现煤矿瓦斯的全浓度利用,助力煤炭行业“双碳”目标的实现。