預(yù)防煤礦瓦斯災(zāi)害新技術(shù)研究動(dòng)向

預(yù)防煤礦瓦斯災(zāi)害新技術(shù)研究動(dòng)向
預(yù)防煤礦瓦斯災(zāi)害技術(shù)的研究已經(jīng)從局部性的單項(xiàng)技術(shù)向區(qū)域性的以建設(shè)本質(zhì)安全礦井為目的的綜合技術(shù)發(fā)展，包括瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)域的預(yù)測(cè)技術(shù)、高效瓦斯抽采及抽采效果評(píng)價(jià)技術(shù)、瓦斯災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)等。

一、瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)域預(yù)測(cè)技術(shù)
瓦斯災(zāi)害與地質(zhì)構(gòu)造有密切關(guān)系，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域通常屬于瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)域。此外，瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)通常賦存著較高的瓦斯含量，因此，預(yù)測(cè)高瓦斯含量區(qū)域也是預(yù)測(cè)瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)的有效手段。
（一）地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造技術(shù)
地質(zhì)雷達(dá)是利用無(wú)線電反射原理超前探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造的一種有效手段。最新研制出的適合煤礦環(huán)境使用的本質(zhì)安全型地質(zhì)雷達(dá)，能夠超前探測(cè)采掘工作面20-30米深處煤巖內(nèi)的隱伏小型構(gòu)造等地質(zhì)異常體，通過(guò)在西山、淮南、松藻等礦區(qū)的試驗(yàn)，取得了好的效果。
（二）P-S波長(zhǎng)距離構(gòu)造探測(cè)技術(shù)
P-S波長(zhǎng)距離超前構(gòu)造探測(cè)主要檢測(cè)地震波中反射回來(lái)的P波和S波并分析預(yù)報(bào)地質(zhì)構(gòu)造，能方便快捷預(yù)報(bào)采掘工作面100-150米深處煤巖內(nèi)的地質(zhì)異常情況。
（三）煤層瓦斯含量直接測(cè)定技術(shù)
通過(guò)向煤層施工取芯鉆孔，將煤芯從煤層深部取出并及時(shí)放入煤樣筒中密封；測(cè)量煤芯的瓦斯解吸速度及解吸量，計(jì)算瓦斯損失量；測(cè)量從煤樣筒中釋放出的瓦斯量，與井下測(cè)量的瓦斯解吸量一起計(jì)算煤芯瓦斯解吸量；將煤樣筒中的部分煤樣裝人密封的粉碎系統(tǒng)，測(cè)量在常壓下粉碎過(guò)程及粉碎后一段時(shí)間所解吸出的瓦斯量，計(jì)算粉碎瓦斯解吸量;據(jù)此計(jì)算出可能瓦斯含量。再根據(jù)實(shí)驗(yàn)可測(cè)定煤層殘余瓦斯含量，最終求出煤層瓦斯含量。目前試驗(yàn)取樣鉆孔深度達(dá)到50米。利用這種方法能夠大面積測(cè)定煤層瓦斯含量，了解各區(qū)域的煤層瓦斯含量分布狀態(tài)，以此為基礎(chǔ)便可有效預(yù)測(cè)瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)。

二、高效瓦斯抽采技術(shù)
（一）地面鉆孔抽采采動(dòng)卸壓區(qū)煤層或采空區(qū)瓦斯
瓦斯抽采是預(yù)防瓦斯災(zāi)害最根本的手段，借鑒國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合淮南礦區(qū)實(shí)際，對(duì)煤礦區(qū)地面鉆井抽采采動(dòng)卸壓區(qū)煤層或采空區(qū)瓦斯技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究表明，在通常情況下，鉆孔在正常工作期間，瓦斯抽放量和瓦斯?jié)舛染^高，平均流量為每分鐘15立方米，平均瓦斯?jié)舛葹?0%，抽放效果較好。當(dāng)工作面推過(guò)鉆孔4-100米時(shí)，鉆孔瓦斯流量和濃度都增到最大值。
（二）井下順煤層枝狀長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)
使用澳大利亞VLD－1000定向千米鉆機(jī)，對(duì)不同深度鉆孔的抽采效果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和考察，發(fā)現(xiàn)隨著鉆孔深度的增加，鉆孔的累計(jì)抽采總量也相應(yīng)增加，說(shuō)明增加鉆孔長(zhǎng)度對(duì)提高抽采效果是可行的。在煤礦井下實(shí)施千米鉆孔后，既可大幅度減少抽采巷道工程量，又能實(shí)現(xiàn)大面積預(yù)抽。對(duì)相同深度鉆孔抽采量與抽采時(shí)間進(jìn)行比較，認(rèn)為鉆孔的合理抽采時(shí)間以1-2年為宜。

三、瓦斯災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)
瓦斯災(zāi)害監(jiān)測(cè)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯災(zāi)害隱患的關(guān)鍵手段，主要包括傳感器技術(shù)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兩部分。
（一）紅外瓦斯傳感器技術(shù)
紅外瓦斯傳感器主要利用瓦斯氣體對(duì)某一特定波長(zhǎng)紅外光吸收性能與瓦斯?jié)舛戎g存在一確定關(guān)系，通過(guò)測(cè)定特定波長(zhǎng)紅外光被吸收的程度反映瓦斯?jié)舛戎档脑磉M(jìn)行工作。對(duì)研制的紅外傳感器進(jìn)行的測(cè)試結(jié)果表明，紅外瓦斯傳感器能夠測(cè)量0-100%甲烷的測(cè)量范圍。
（二）寬帶監(jiān)控系統(tǒng)
KJ90分布式網(wǎng)絡(luò)化煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)主干傳輸平臺(tái)即采用了基于IP的工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)，將地面以太網(wǎng)技術(shù)直接延伸至煤礦井下環(huán)境，為礦井構(gòu)筑了先進(jìn)、可靠、標(biāo)準(zhǔn)、高速、寬帶、雙向的綜合信息傳輸平臺(tái)，使得礦山安全和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的各種監(jiān)控設(shè)備、自動(dòng)化過(guò)程控制設(shè)備、語(yǔ)音通訊設(shè)備、圖像監(jiān)控設(shè)備等都以IP方式接人，并與煤礦企業(yè)的因特網(wǎng)整體架構(gòu)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。

四、瓦斯災(zāi)害預(yù)警技術(shù)
瓦斯災(zāi)害預(yù)警技術(shù)是通過(guò)建立大量的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)各相關(guān)影響因素的變化，利用試驗(yàn)研究得到的相關(guān)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯災(zāi)害預(yù)警，并提出合理的消除瓦斯災(zāi)害隱患的建議，利用技術(shù)提升礦井安全生產(chǎn)的管理水平。
預(yù)警系統(tǒng)基于ARCInfor三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，使過(guò)程和結(jié)果具有直觀性。預(yù)警系統(tǒng)主要具備以下功能模塊：瓦斯賦存分析與預(yù)測(cè)，區(qū)域煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，采掘工作面煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，瓦斯變化實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)測(cè)，瓦斯爆炸危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，系統(tǒng)管理、礦圖維護(hù)與輸入輸出。