我国瓦斯地质的发展与应用_袁崇孚

　第22卷第6期煤炭学报V ol.22　No.6 1997年　12月JOURNAL OF CH INA COAL SOC IET Y Dec. 1997　

我国瓦斯地质的发展与应用

袁　崇　孚

(焦作工学院)

摘要　煤矿安全生产的需要,促进了我国瓦斯地质的发展.这一新兴学科如何向前发展是令人关注的问题.10多年来,瓦斯地质学科在服务煤矿生产实践中,在煤矿瓦斯地质编图、矿井瓦斯地质规律研究、瓦斯涌出量预测和突出危险性预测以及煤层气评价诸方面均取得了明显的应用成效.

关键词　瓦斯地质　应用　学科发展

中图分类号　TD712

瓦斯地质是70年代后期在我国煤炭行业发展比较快的一个新领域.它是研究煤层瓦斯赋存、运移、分布,矿井瓦斯涌出和煤与瓦斯突出与地质因素的关系,并探明其规律性的边缘学科,是在吸收地质工程和安全技术工程两学科的相关理论,经过生产实践、科学研究和理论提炼,直接应用于资源、环境和煤矿安全生产的新学科.瓦斯地质研究的显著特点是密切联系生产实际,它把对煤矿瓦斯涌出和突出分布规律的研究与瓦斯的综合治理结合起来,提高了防治措施的针对性和有效性,更好地发挥了瓦斯防治措施的安全和经济效益.它把对煤层瓦斯生成和赋存规律的研究与煤层气资源的勘探和评价结合起来,提高了接替能源开发和利用的可行性.由于瓦斯地质的研究方向、方法和理论符合我国煤矿生产建设的客观需要,这门学科得到了比较快的发展,在煤矿生产建设的实践中取得了明显的成效.

1　煤矿安全生产的需要促进了瓦斯地质的发展

70年代煤炭院校的部分地质教师涉足矿井瓦斯与地质因素关系的调查研究,它们的介入提高了对瓦斯现象的认识[1],煤炭工业部科技局对这项研究给予了热情的支持,并纳入了部级科研计划.1978年在焦作召开了煤炭行业第一次瓦斯地质座谈会,交流和肯定了瓦斯与地质之间的关系,“瓦斯地质”的名称也为大家所接受.一些单位相继开展了这方面的研究,总结提出了一些规律性的认识和成果,瓦斯地质工作逐渐被引入煤矿瓦斯防治领域中.1983年煤炭工业部下发的煤技字1751号文件《关于加强瓦斯地质工作的通知》,明确指出了开展瓦斯地质工作的意义,进一步推动了瓦斯地质工作的开展.煤炭工业部科研项目“全国煤矿瓦斯地质编图”的实施促进了瓦斯地质工作的普及.瓦斯地质工作经历了由浅入深、由普及到提高的逐步深化过程.

我国煤矿中高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占全国统配及重点煤矿总数的46%以上,我国煤矿中发生过煤与瓦斯突出的矿井约250多对.随着开采深度的增加和开发强度的增大,以及一些新井的建设投产,矿井瓦斯涌出量呈明显上升趋势,突出矿井的数量和突出次数有所增加,突出矿井煤炭产量所占的比重也逐年有所增大.矿井瓦斯涌出和排放不相适应的情况在一些高瓦斯矿区表现严重,矿井瓦斯涌收稿日期:1997-04-28

出和突出问题日趋严峻,已成为威胁矿井安全生产和制约生产能力提高的主要因素.

面对上述严峻的事实,应该引起我们足够的重视和采取综合有效的瓦斯防治对策.开展瓦斯地质工作,加强对煤层瓦斯赋存和分布特征,以及矿井瓦斯涌出和煤与瓦斯突出规律的研究,是综合治理矿井瓦斯的重要内容.历年来在煤田勘探、煤矿生产和瓦斯抽放利用方面都还存在一些需要进一步研究和解决的瓦斯地质问题.

(1)在煤田勘探阶段,由于测试手段和研究程度所限,尚不能准确地鉴别煤层的突出危险性,因而给矿井设计带来一定的盲目性.例如南方一些井田,勘探阶段时确定为低瓦斯矿井,基建时却发生了煤与瓦斯突出,因而被迫改变设计,致使通风系统和设备重新改造,增加了矿井投资,延缓了投产时间,还带来一系列不安全因素.

(2)矿井生产阶段,由于对瓦斯涌出和突出的自然规律认识不够,对矿井瓦斯异常涌出和突出的发生尚缺乏预见性,如果管理措施未能及时跟上,易造成一些瓦斯事故的发生.

(3)在突出矿井采取防突措施时还存在一刀切的问题.据国内外资料统计和瓦斯地质研究成果[2],在突出矿井发生突出的区域一般仅占采掘范围的10%～20%.在开采多煤层的突出矿井,不同的煤层存在有突出与无突出的区别,同一煤层存在着严重突出、一般突出与非突出的差异.因此掌握突出的发生和分布规律,有利于采用区别对待、分区管理的有针对性防治措施.

(4)我国抽放瓦斯矿井约有146个,年抽放量达5.64×108m 3,我国煤层气资源量约3.46×1013m 3(2000m 以浅),每年从矿井中涌出(包括抽放)的瓦斯量约为6×109m 3,而被利用的瓦斯仅为[3]

3.5×108m 3

,无论是从保障矿井安全生产还是从瓦斯资源的开发利用以及减少大气污染诸方面考虑,进一步搞好煤矿瓦斯抽放是极为必要的.而研究煤层瓦斯赋存和分布特点及规律,对合理布置抽放钻孔、提高抽放效果和效率,都有着重要作用.

开展瓦斯地质工作,打破了依靠单科瓦斯技术就瓦斯论瓦斯,步步设防、防不胜防的被动局面,突破了认识矿井瓦斯分布规律的难题,是煤矿生产向多学科性技术综合发展的产物.瓦斯地质工作使我们在综合治理和利用矿井瓦斯方面,多了一种手段、一条思路和一种解决问题的办法,它是煤矿安全生产一项迫在眉睫和势在必行的重要内容,是防患于未然的一条值得重视的途径.

瓦斯地质的发展大致分为认识规律和应用规律两个阶段.认识规律阶段体现在瓦斯地质的普及和推广.采用瓦斯地质观点,研究矿区、矿井瓦斯地质规律,提高了认识水平和工作的主动性.应用规律是瓦斯地质工作提高和深化的阶段,在认识瓦斯地质规律的基础上,进行瓦斯地质区划,开展对瓦斯涌出和突出危险性的预测预报,通过实践检验,不断提高预测效果,它是应用规律解决实际问题的过程,由必然王国向自由王国的过渡.认识规律和应用规律反映了瓦斯地质逐步提高和完善的过程,它们之间互有穿插和渗透,也反映了瓦斯地质研究的进展和成效.2　瓦斯地质的基本观点

瓦斯是地质作用的产物,瓦斯的形成与保存、运移与富集同地质条件有密切关系,瓦斯地质的基本观点是瓦斯的赋存和分布、瓦斯含量的变化受地质条件的影响和制约.目前比较一致的看法是:

(1)煤层瓦斯和煤与瓦斯突出具有不均衡性分布和分区分带的特点

瓦斯分布和突出分布的不均衡性表现为,在全国的不同省(区),同一省(区)的不同煤田,同一煤田的不同井田,同一井田的不同煤层以及同一煤层的不同块段内,煤层瓦斯含量、矿井瓦斯涌出量和瓦斯等级、煤层突出危险性和突出严重程度存在着大小、高低、有无和强弱的显著差异.全国煤矿瓦斯分布势态总体上表现有东高、西低、南高、北低的格局.其中,高瓦斯矿区和突出矿区、矿井,多集中分布在某些区域.煤层瓦斯在空间分布上存在着明显的分区分带现象,煤与瓦斯突出表现有严重突出、567第6期 袁崇孚:我国瓦斯地质的发展与应用