煤礦瓦斯防治與利用及碳排放關(guān)鍵問(wèn)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(guó)是能源大國(guó)，在眾多種類的能源中，煤和瓦斯的利用率是相對(duì)較高的，同時(shí)人們對(duì)煤以及瓦斯的需求也相對(duì)較高。為了滿足人們對(duì)煤與瓦斯日益增高的需求，我國(guó)就要對(duì)大量的煤礦進(jìn)行開(kāi)采，并且要在保證質(zhì)量的情況下進(jìn)行開(kāi)采，因?yàn)檫@樣才能提高煤礦的利用率，減少浪費(fèi)。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)已經(jīng)可以做到對(duì)煤礦進(jìn)行深層次的開(kāi)采了，并且在開(kāi)采的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在煤礦內(nèi)部往往會(huì)伴有瓦斯存在。瓦斯具有雙面性，正確開(kāi)采可以為人民生活以及工業(yè)活動(dòng)等等利用，但是如果沒(méi)有做到正確開(kāi)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(shí)，在對(duì)煤礦開(kāi)采的過(guò)程中會(huì)涉及環(huán)境污染問(wèn)題，因?yàn)樵趯?duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中會(huì)排放大量的碳。所以在開(kāi)采過(guò)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?huì)污染環(huán)境，所以應(yīng)該在控制碳排放的前提下對(duì)煤礦以及瓦斯進(jìn)行合理開(kāi)采。

2 與煤礦瓦斯有關(guān)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

在對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，還會(huì)對(duì)煤礦的內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)現(xiàn)，雖然大部分煤礦內(nèi)部都會(huì)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(duì)瓦斯進(jìn)行開(kāi)采所要面對(duì)的環(huán)境、需要注意的事項(xiàng)以及開(kāi)采的方法、方案等等都是不一樣的，所以在對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)候，要根據(jù)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，并且選擇合適的開(kāi)采方案。根據(jù)調(diào)查顯示，在對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，主要問(wèn)題有以下幾個(gè)，分別是煤層變質(zhì)變形與瓦斯吸附問(wèn)題、構(gòu)造煤結(jié)構(gòu)與瓦斯賦存問(wèn)題、深部煤炭開(kāi)采瓦斯問(wèn)題以及煤礦瓦斯異常區(qū)地球物理探測(cè)與預(yù)測(cè)問(wèn)題。

2.1 煤層變質(zhì)變形與瓦斯吸附問(wèn)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(duì)煤層進(jìn)行吸附以及解吸時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生不同的特征。因?yàn)榈刭|(zhì)環(huán)境等條件的不同，煤會(huì)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(huì)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的孔隙，雖然孔隙較小，屬于納米級(jí)別，但是依然會(huì)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(huì)增多。

2.2 構(gòu)造煤結(jié)構(gòu)與瓦斯賦存問(wèn)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(huì)存在很大差異。同時(shí)，因?yàn)榈赜虿灰粯樱煌貐^(qū)的地質(zhì)都會(huì)經(jīng)過(guò)不同的演化過(guò)程，而不同的演化過(guò)程會(huì)對(duì)煤礦造成不同的影響，進(jìn)而其內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會(huì)根據(jù)演化而發(fā)生改變。并且經(jīng)過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，演化不僅會(huì)對(duì)煤礦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響，其還會(huì)對(duì)煤層瓦斯的賦存以及分布造成影響，這就會(huì)給開(kāi)礦工作帶來(lái)很大困難。所以要想順利、安全的開(kāi)礦，可以通過(guò)構(gòu)造煤結(jié)構(gòu)來(lái)研究瓦斯的賦存問(wèn)題。

2.3 深部煤炭開(kāi)采瓦斯問(wèn)題

在對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)候要盡量做到深層開(kāi)采，因?yàn)檫@樣才能避免浪費(fèi)的現(xiàn)象發(fā)生。但是在對(duì)深層煤礦進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)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(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，在深層煤礦區(qū)都會(huì)出現(xiàn)，比如壓力問(wèn)題、透氣性問(wèn)題以及溫度問(wèn)題等等。并且煤礦開(kāi)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(chǔ)氣構(gòu)造在開(kāi)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(wèn)題

3.1 煤與瓦斯突出及其預(yù)防治理

在對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)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(shí)還要對(duì)瓦斯突出進(jìn)行合理的預(yù)防。預(yù)防工作過(guò)主要分為兩方面，分別是瓦斯突出預(yù)測(cè)以及優(yōu)化瓦斯抽采技術(shù)。

瓦斯預(yù)測(cè)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(cè)，并且還可以通過(guò)敏感瓦斯指標(biāo)對(duì)煤層是否容易產(chǎn)生突出危險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)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(píng)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(shí)，還可以優(yōu)化瓦斯的抽采技術(shù)來(lái)降低突出的發(fā)生率。我國(guó)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(shí)在很大程度上，煤與瓦斯都是共同存在的，所以在開(kāi)采時(shí)就要考慮全面，避免因?yàn)閷?duì)其中一個(gè)的開(kāi)采而造成另一種資源的浪費(fèi)。但是在實(shí)際的開(kāi)采的過(guò)程中，因?yàn)槎叩拈_(kāi)采條件以及貯存條件不一樣，所以在開(kāi)采的時(shí)候難免會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)。所以為了盡量將浪費(fèi)降到最低，就要在開(kāi)采之前進(jìn)行合理的調(diào)查，對(duì)二者的價(jià)值進(jìn)行分析，然后在開(kāi)采的時(shí)候進(jìn)行合理的取舍。

3.3 煤炭開(kāi)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(huì)造成全球變暖，還會(huì)影響空氣質(zhì)量，所以就應(yīng)該合理地控制碳排放。在對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，就難免會(huì)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(kāi)采的過(guò)程中運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)對(duì)碳排放進(jìn)行處理。

4 結(jié)語(yǔ)

為了開(kāi)采到更多的能源，在對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)候就要盡量做到深層開(kāi)采，但是開(kāi)采的越深，危險(xiǎn)系數(shù)就會(huì)越大，所以對(duì)煤礦進(jìn)行科學(xué)合理的開(kāi)采是很有必要的。并且在開(kāi)采的過(guò)程中還要注意碳排放問(wèn)題，因?yàn)檫^(guò)多的碳排放會(huì)對(duì)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(duì)煤礦進(jìn)行科學(xué)合理的開(kāi)采會(huì)是以后研究的重點(diǎn)，希望本篇論文對(duì)如何在控制好碳排放的前提下，對(duì)煤礦進(jìn)行科學(xué)合理的開(kāi)采有所幫助。