煤与瓦斯共采技术探讨
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还 需要 进 一 步 研 究 。 ３ ． ３ 低 浓 度 瓦 斯 利 用 与 提纯
已经有几年 了，按照这一技术 思路 ，我 国相关大学和企业进
行 了必要 的研究和工程实践，取得 了一定的成果 ，但是总体 上，理论研究有落后于工程实践的趋势 ，今后在理论上需要
解 决 的主 要 理 论 问题 有 如 下 几 点 。
除了原始煤层 中预抽和 高位裂 隙带内抽 出的瓦斯浓度 相对较高外 ，采空区、卸压 带内抽 出的瓦斯浓度相对较低 ， 巷道风排 的瓦斯浓度更低，但是这些低浓度的瓦斯 量很大 ，
一
３ ． １ ． １百度文库动裂 隙场的透气规律研 究
经过 多年采矿学者和技术人员的研 究，目前对于采动卸 压场和裂 隙场 的范 围已经有了相对成 熟的成果和研究手段 ，
流动规律 、瓦斯气体与裂隙岩体 的耦合相互作用 规律，研究
原始煤体 、 卸压带与裂隙带内瓦斯抽放过程中固体煤岩物理 力学性质 的变化，尤其 是抽放过程中透气性变化 规律等 ，这
些 工 作 需 要 大量 的 室 内试 验 和 研 制 专 用 的 试 验 设 备 及 大 量
的现 场 观 测 与 试 验研 究 。
层气 的难度。 因此 ， 开发煤层气生产的重点就理应放在井下， 加强研究井下瓦斯的预抽放技 术，同时，应更进一步地研 究 并完 善解决对 于煤层低 渗透率 以及 在煤层打钻孔 出现 的问 题 ，并且深入研究煤与瓦斯共采 的相应配套设施及技术，使 煤与瓦斯在产业上实配套生产 开采 ，最终实现其安全共采 。
３ ． １ ＿ ３ 瓦斯 抽 放 时 的 流 动规 律 主 要 研 究 采 空 区 和 裂 隙场 内进 行 不 同 压 力 抽 放 时 瓦 斯
随着开采规模和开采深度 的变化 ， 我 国大部分煤矿 将成 为低
透气性高瓦斯开采条件，在这种情况下 ，瓦斯治理将是世界
性 的难题 ，长期 以来并没有得 到解决 ，从而造成煤矿瓦斯事
３ 煤与瓦斯共采需要解决的关键 问题
３ ． １ 深 入 的理 论 研 究
利用 采动卸压 场与裂 隙场增加煤层 瓦斯 的解 吸速度 与 煤岩 的透气性 ， 实现 矿井煤与 瓦斯双能源开采的思想提出来
岩破裂 、 空气渗入， 采空 区顶板垮落， 大量空气混入等原因， 对 于这些相对浓度较低的瓦斯输送 、 利用和安全保障技术等
瓦斯 。 在高位裂隙带 内抽放的瓦斯体积分数可 以达到 ２ ０ ％以 上 ，这两部分抽出的瓦斯浓度相对较高，具有利用 的前景和 可行性 ，而且 目前大部分也进行 了利用 。 在煤 层卸压带 内和采空 区抽 出的瓦斯体积分数 一般均
低于 ２ ０ ％，大 部 分 为 １ ３ ％～ １ ５ ％ ，这 主 要 是 由于 卸压 带 内煤
工程技术
煤 与 瓦斯 共 采 技 术探 讨
李 超
（ 安徽淮北圣火矿业有 限公 司，安徽 淮北 ２ ３ ５ １ ０ ０ ） 摘 要 ：近年来 ，随着煤矿开采规模和开采深度 的变化 ，矿 井瓦斯 已经严 重制约着矿井 的安全生产。随着矿 井地质条件不断
变化 ，应该清醒的认 识到 ，煤矿 瓦斯的治理刻不容缓 ，没有解决好该类 问题 ，难 以实现安全开采，煤矿 瓦斯事故将会更 多。
故 多 发 ，安 全 高 效 开 采难 以 实现 。
２ 煤 与瓦斯 共采 技术 的理论 基础
长期研究及工程实践发现 ， 我 国煤矿瓦斯地质赋存 条件 复杂 ， 靠引进煤层气开采技术 不能解决大部分矿区瓦斯治理
难 题 ，遏 制 不 了瓦 斯 事 故 的发 生 。所 以更 应 该 去 深 入 地研 究
煤与瓦斯共采技术的理论基础 。 目前 ，煤层的渗透率较低 ， 可塑性较高 ，在煤层边打钻孔十分 困难 ，而采掘前预抽瓦斯
的效 果 又 不 是 很 理 想 也 就 限制 了井 下 瓦 斯 的 抽 放 。 正 是 由 于 现 在 目前 的开 采 深度 加 大 ， 使 得 我 国大 部 分 煤 矿 成 为 了 低透 气 性 高 瓦 斯 矿 井 。基 于此 点 ，也 就 导 致 了从 地 面 开 发 应 用煤
３ ． ２ 增 加 和 稳 定 抽放 的 瓦斯 浓 度 在 原 始 煤 体 中 进 行 预 抽 放 的 瓦 斯 体 积 分 数 可 以达 到 ３ ０ ％以上 ，但 是 由于 原 始 煤 岩 的透 气 性 低 ，抽 放 难 度 较 大 ， 且一 般 只 能 抽 出煤 层 瓦 斯 的 ２ ０ ％￣ ３ ０ ％，煤 体 中还 残 留大 量
以上 ， ２ ０ １ ０年 全 国 煤 炭 产 量 ３ ２ ． ５ 亿ｔ ， 贡献巨大， 难 度 巨大 。
这对于裂隙场卸压抽放 瓦斯具有重要的指导作用。 但是对于 裂 隙场 内岩体 的破裂情况及破 裂分布 尚没有相对成 熟的研
究成果 ，对于瓦斯气体在裂隙场 内的解吸 、扩散 、渗流等规
律 以及裂隙场 内的透气性等还有待进一步研 究。 ３ ． １ ． ２ 瓦斯浓度 分布规律研究 进行 煤与瓦斯抽 放时 的一 个重要 问题就是要 掌握高浓 度瓦斯的分布规律 ，为抽放工程设计提供理论指 导。目前需 要深入研究的有卸压带、采 空区、上覆岩层裂隙场内等不 同 瓦斯浓度 的分布规律，以及它们随着工作面推进 以及风量变 化等 的动态变化规律 。
研 究的技术思路上也相对成熟，有经验 的学者 已经能够估算 出采 动卸压场和裂隙场的范围以及随采动影 响的变化规律 ，
般会 占瓦斯总量 的 ５ ０ ％以上 ， 如何安全利用这些低浓度瓦
斯，一直是瓦斯作 为能源开采时的最 大障碍之～ 。目前 ，在 这些方面进行 了许多探讨和研究 ，但是核心问题，如输送 与 使用的安全 问题 、提纯的高成本 问题等 ，依然没有解决。
本文综述 了煤与瓦斯共采技术 的研究 ，为科研 工作提供一些依据。 关键词 ：煤； 瓦斯；共采技术
Ｄ ０Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ６ ３ ９ ６ ． ２ ０ １ ３ ０ ７ ． ０ ２ ７
１ 绪论
我 国的煤炭资源丰 富，总量 高达 ５ ． ５ ７万亿 ｔ ，埋深在 １ ０ ０ ０ ｍ 以下的为 ２ ． ９ ５万亿 ｔ ， 占煤炭 资源总量 的 ５ ３ ． ４ ％；我 国煤矿地质条件极其复杂 ，９ ５ ％为井工开采 ，７ ０ ％以上 国有 煤矿是高瓦斯矿井。近 １ ０年来，我国煤炭产量年增幅 ２亿 ｔ
已经有几年 了，按照这一技术 思路 ，我 国相关大学和企业进
行 了必要 的研究和工程实践，取得 了一定的成果 ，但是总体 上，理论研究有落后于工程实践的趋势 ，今后在理论上需要
解 决 的主 要 理 论 问题 有 如 下 几 点 。
除了原始煤层 中预抽和 高位裂 隙带内抽 出的瓦斯浓度 相对较高外 ，采空区、卸压 带内抽 出的瓦斯浓度相对较低 ， 巷道风排 的瓦斯浓度更低，但是这些低浓度的瓦斯 量很大 ，
一
３ ． １ ． １百度文库动裂 隙场的透气规律研 究
经过 多年采矿学者和技术人员的研 究，目前对于采动卸 压场和裂 隙场 的范 围已经有了相对成 熟的成果和研究手段 ，
流动规律 、瓦斯气体与裂隙岩体 的耦合相互作用 规律，研究
原始煤体 、 卸压带与裂隙带内瓦斯抽放过程中固体煤岩物理 力学性质 的变化，尤其 是抽放过程中透气性变化 规律等 ，这
些 工 作 需 要 大量 的 室 内试 验 和 研 制 专 用 的 试 验 设 备 及 大 量
的现 场 观 测 与 试 验研 究 。
层气 的难度。 因此 ， 开发煤层气生产的重点就理应放在井下， 加强研究井下瓦斯的预抽放技 术，同时，应更进一步地研 究 并完 善解决对 于煤层低 渗透率 以及 在煤层打钻孔 出现 的问 题 ，并且深入研究煤与瓦斯共采 的相应配套设施及技术，使 煤与瓦斯在产业上实配套生产 开采 ，最终实现其安全共采 。
３ ． １ ＿ ３ 瓦斯 抽 放 时 的 流 动规 律 主 要 研 究 采 空 区 和 裂 隙场 内进 行 不 同 压 力 抽 放 时 瓦 斯
随着开采规模和开采深度 的变化 ， 我 国大部分煤矿 将成 为低
透气性高瓦斯开采条件，在这种情况下 ，瓦斯治理将是世界
性 的难题 ，长期 以来并没有得 到解决 ，从而造成煤矿瓦斯事
３ 煤与瓦斯共采需要解决的关键 问题
３ ． １ 深 入 的理 论 研 究
利用 采动卸压 场与裂 隙场增加煤层 瓦斯 的解 吸速度 与 煤岩 的透气性 ， 实现 矿井煤与 瓦斯双能源开采的思想提出来
岩破裂 、 空气渗入， 采空 区顶板垮落， 大量空气混入等原因， 对 于这些相对浓度较低的瓦斯输送 、 利用和安全保障技术等
瓦斯 。 在高位裂隙带 内抽放的瓦斯体积分数可 以达到 ２ ０ ％以 上 ，这两部分抽出的瓦斯浓度相对较高，具有利用 的前景和 可行性 ，而且 目前大部分也进行 了利用 。 在煤 层卸压带 内和采空 区抽 出的瓦斯体积分数 一般均
低于 ２ ０ ％，大 部 分 为 １ ３ ％～ １ ５ ％ ，这 主 要 是 由于 卸压 带 内煤
工程技术
煤 与 瓦斯 共 采 技 术探 讨
李 超
（ 安徽淮北圣火矿业有 限公 司，安徽 淮北 ２ ３ ５ １ ０ ０ ） 摘 要 ：近年来 ，随着煤矿开采规模和开采深度 的变化 ，矿 井瓦斯 已经严 重制约着矿井 的安全生产。随着矿 井地质条件不断
变化 ，应该清醒的认 识到 ，煤矿 瓦斯的治理刻不容缓 ，没有解决好该类 问题 ，难 以实现安全开采，煤矿 瓦斯事故将会更 多。
故 多 发 ，安 全 高 效 开 采难 以 实现 。
２ 煤 与瓦斯 共采 技术 的理论 基础
长期研究及工程实践发现 ， 我 国煤矿瓦斯地质赋存 条件 复杂 ， 靠引进煤层气开采技术 不能解决大部分矿区瓦斯治理
难 题 ，遏 制 不 了瓦 斯 事 故 的发 生 。所 以更 应 该 去 深 入 地研 究
煤与瓦斯共采技术的理论基础 。 目前 ，煤层的渗透率较低 ， 可塑性较高 ，在煤层边打钻孔十分 困难 ，而采掘前预抽瓦斯
的效 果 又 不 是 很 理 想 也 就 限制 了井 下 瓦 斯 的 抽 放 。 正 是 由 于 现 在 目前 的开 采 深度 加 大 ， 使 得 我 国大 部 分 煤 矿 成 为 了 低透 气 性 高 瓦 斯 矿 井 。基 于此 点 ，也 就 导 致 了从 地 面 开 发 应 用煤
３ ． ２ 增 加 和 稳 定 抽放 的 瓦斯 浓 度 在 原 始 煤 体 中 进 行 预 抽 放 的 瓦 斯 体 积 分 数 可 以达 到 ３ ０ ％以上 ，但 是 由于 原 始 煤 岩 的透 气 性 低 ，抽 放 难 度 较 大 ， 且一 般 只 能 抽 出煤 层 瓦 斯 的 ２ ０ ％￣ ３ ０ ％，煤 体 中还 残 留大 量
以上 ， ２ ０ １ ０年 全 国 煤 炭 产 量 ３ ２ ． ５ 亿ｔ ， 贡献巨大， 难 度 巨大 。
这对于裂隙场卸压抽放 瓦斯具有重要的指导作用。 但是对于 裂 隙场 内岩体 的破裂情况及破 裂分布 尚没有相对成 熟的研
究成果 ，对于瓦斯气体在裂隙场 内的解吸 、扩散 、渗流等规
律 以及裂隙场 内的透气性等还有待进一步研 究。 ３ ． １ ． ２ 瓦斯浓度 分布规律研究 进行 煤与瓦斯抽 放时 的一 个重要 问题就是要 掌握高浓 度瓦斯的分布规律 ，为抽放工程设计提供理论指 导。目前需 要深入研究的有卸压带、采 空区、上覆岩层裂隙场内等不 同 瓦斯浓度 的分布规律，以及它们随着工作面推进 以及风量变 化等 的动态变化规律 。
研 究的技术思路上也相对成熟，有经验 的学者 已经能够估算 出采 动卸压场和裂隙场的范围以及随采动影 响的变化规律 ，
般会 占瓦斯总量 的 ５ ０ ％以上 ， 如何安全利用这些低浓度瓦
斯，一直是瓦斯作 为能源开采时的最 大障碍之～ 。目前 ，在 这些方面进行 了许多探讨和研究 ，但是核心问题，如输送 与 使用的安全 问题 、提纯的高成本 问题等 ，依然没有解决。
本文综述 了煤与瓦斯共采技术 的研究 ，为科研 工作提供一些依据。 关键词 ：煤； 瓦斯；共采技术
Ｄ ０Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ６ ３ ９ ６ ． ２ ０ １ ３ ０ ７ ． ０ ２ ７
１ 绪论
我 国的煤炭资源丰 富，总量 高达 ５ ． ５ ７万亿 ｔ ，埋深在 １ ０ ０ ０ ｍ 以下的为 ２ ． ９ ５万亿 ｔ ， 占煤炭 资源总量 的 ５ ３ ． ４ ％；我 国煤矿地质条件极其复杂 ，９ ５ ％为井工开采 ，７ ０ ％以上 国有 煤矿是高瓦斯矿井。近 １ ０年来，我国煤炭产量年增幅 ２亿 ｔ