煤与瓦斯共采技术领跑

　　我国国有重点煤矿70%以上是高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，且大部分为低透气性煤层。近十多年来，淮南矿区针对低透气性煤层瓦斯治理状况，即地面煤层气开采和地下直接抽采瓦斯均走不通的客观事实，大胆从煤矿井下开采源头来解决低透气性高瓦斯煤层瓦斯治理难题，依靠井下采场卸压开采来增加煤层透气性，总结出抽采卸压瓦斯的煤与瓦斯共采理论。解决了低透气性煤层煤矿瓦斯治理这一难题。实践证明，煤与瓦斯共采是实现煤炭科学开采的必由之路。

　　不懈尝试 克服瓦斯“拦路虎”

　　低透气性煤层瓦斯治理是世界性难题，传统的治理办法是“拼刺刀”，即直接在低透气性高瓦斯、煤与瓦斯突出煤层进行治理措施和采掘活动，对瓦斯是“堵”而不是“疏”。这个路子已经证明是行不通的，大量瓦斯仍然存留在煤层之中，治理效果差。

　　1996年4月，通过大量试验研究和理论论证，中国工程院院士、现任淮南矿业（集团）有限责任公司副总经理袁亮提出了“卸压开采煤与瓦斯共采”的技术原理：打破传统自上而下的开采顺序，首先开采瓦斯含量相对较低的薄煤层，造成上下岩层移动，膨胀卸压，从而增加煤层透气性，使得相邻煤层的瓦斯被解析为游离瓦斯，再通过预先布置的巷道和钻孔“抽采”到地面。这样，实现了煤与瓦斯共采，煤层得以在低瓦斯状态下安全开采，抽采到地面的瓦斯通过地面永久抽采系统进行综合利用，实现低碳经济。

　　理论提出后虽然被很多专家质疑，袁亮和他的技术团队还是决定开展实验室研究和现场验证试验，并力推该项新技术，在淮南矿业新区的潘一矿和老区的新庄孜矿各选择一个工作面进行试验。

　　1998年9月，令人惊喜的消息传来。“卸压开采抽采瓦斯煤与瓦斯共采技术”取得了巨大的成功，仅潘一矿一条巷道就抽出了1000多万立方米的瓦斯，煤层透气性增加了2880倍，低透气性煤层卸压增透后，煤层中60%以上瓦斯被抽采出来，瓦斯威胁得到了解除，实现了高瓦斯煤层在低瓦斯状态下的安全开采。

　　2000年之后，该技术逐步成熟并在淮南矿区全面铺开，形成了井上下立体的卸压开采抽采瓦斯、煤与瓦斯共采和先抽瓦斯后采煤的工程技术体系。瓦斯，这只昔日吞噬多少矿工生命的“老虎”终于被温顺地关进了笼子里。

　　不断探索 实现技术优化升级

　　“卸压开采煤与瓦斯共采技术”实现了瓦斯“治得住”，但它存在着巷道工程量大、瓦斯治理成本高等弊端。为解决这些问题，2004年袁亮提出了“无煤柱煤与瓦斯共采”理论，并开展了系统的研究工作。首先在通风方式上进行变革。2004年之前，我国煤矿均采用U型通风方式，存在着工作面上隅角瓦斯积聚的重大安全隐患。而当时德国、波兰等世界先进采煤国家在20多年前就淘汰了U型通风方式，采用Y型通风方式。即采煤工作面采用两条进风巷道、一条回风巷道的通风方式，能有效地解决上隅角瓦斯积聚的问题，消除安全隐患。其实，我国老一代采矿界对Y型通风并不陌生，上世纪90年代初，煤炭部为了解决无煤柱开采问题，组织研究了一次沿空留巷工艺，采用一种高水充填材料，但是试验失败。从此，沿空留巷Y型通风在中国再无人问津。在淮南矿区要研究成功Y型通风，关键是研制出一种强度高、易于井下长距离泵送的充填材料和机械化护巷工艺系统。2007年2月，膏体材料和远距离复杂条件下的泵送试验一举成功。同年7月，“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术”——这项具有中国自主知识产权的煤矿工程技术与理论，在瓦斯绝对涌出量为我国第二位的新庄孜矿正式应用。几个月后，工作面安全顺利回采完毕，回采期间瓦斯抽采率最高达85%，平均为75%，工作面瓦斯威胁彻底消除，实现了安全开采。

　　这项技术，一是解决了高瓦斯、高地应力、低透气性煤层等复杂地质条件煤矿煤与瓦斯共采技术难题，保证了安全高效开采；二是实现了无煤柱开采，煤炭资源回收率提高了5～8个百分点；三是简化系统，少掘3～4条巷道，降低了生产成本和瓦斯治理成本，实现连续开采；四是完善了通风流场，有利于防止煤层的自然发火；五是“两进一回”通风方式，工作面感觉温度降低3℃～5℃，大大改善了职工井下作业条件；六是经济效益、社会效益和环境效益显著，新区顾桥矿应用这项技术，一个工作面节省费用1亿元，老区矿井节省5000万元，并把煤矿井下有害温室气体——瓦斯高效利用，变害为利，变废为宝。

　　今后相当长的时期内，煤炭作为我国主导和基础能源的地位不会改变，煤矿实现科学产能是保障煤炭能源安全和煤炭工业全面协调可持续发展的关键所在。建议国家和地方政府加大煤炭行业的科技攻关力度，开展煤矿瓦斯治理、水害防治、地压治理、深井开采、生态环保等重大技术难题的攻关研究。尤其是煤与瓦斯共采技术与理论要在全国煤矿进一步推广，需要对不同矿区、不同煤层地质条件等技术问题进行深入研究，使煤与瓦斯共采技术能够适用于我国各类条件的煤矿。

　　（张 蕾 整理）