煤矿瓦斯爆炸气体的研究

中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）２６第一章绪论1.1概述瓦斯（甲烷），这一煤炭开采过程中的伴生物，早在15世纪就开始为人们所认识。我国明代宋应星在《天工开物》（初刊于1637年）一书中曾介绍过，在煤炭开采时煤层中存在着一种能使人窒息和可燃的气体，并提出了利用竹管引排的方法。16世纪末，英国和其他西欧国家在采煤时，也遇到了“有害的气体”，但并未引起人们的重视。只是到了18世纪初期，英国有的深井开始发生瓦斯爆炸，1839年美国煤矿也发生瓦斯爆炸。此后，断断续续又发生了许多次爆炸，导致了人员和设备财产的严重损失，这时人们才逐渐重视并开始研究爆炸的原因及应采取的防范措施［1］。瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的主要因素之一。在近代煤炭开采史上，瓦斯灾害每年都造成许多人员伤亡和巨大的财产损失。从全国的情况来看（据有关资料统计），煤矿一次死亡10人以上的特大事故中有70％以上是瓦斯爆炸事故，瓦斯已经成为我国煤矿的第一大“杀手”。因此，瓦斯研究工作对于煤炭工业的健康持续发展，乃至全国生产安全状况好转具有十分重要的意义。煤矿普遍存在着严重的五大灾害是水、火、瓦斯、矿尘和冒顶灾害。在这五大灾害中，以瓦斯灾害为最，主要表现为瓦斯煤尘爆炸灾害［14］。煤矿瓦斯是煤矿采掘空间及围岩内有害气体的总称，其主要成分为甲烷。长期以来，煤矿瓦斯是煤矿井下事故的主要隐患，至今也不能达到完全杜绝瓦斯事故的目的。煤矿瓦斯事故主要有三种表现形式：瓦斯燃烧与爆炸、瓦斯喷出及煤与瓦斯突出、瓦斯窒息。瓦斯局部积累是瓦斯窒息和瓦斯燃烧爆炸的主要条件，煤岩层内赋存有大量高压瓦斯是发生瓦斯喷出和煤与瓦斯突出事故的主要条件。因而，防止局部瓦斯积累、降低煤岩层内赋存的瓦斯量和瓦斯压力是预防瓦斯事故的关键，瓦斯抽采实际上就是主要为达到以上目的的最有效预防瓦斯灾害的治本之策［5］。煤矿瓦斯实际上又是一种优质资源，还是一种强温室气体。对抽出的煤矿瓦斯加以利用，减少排入大气的机会，符合节能减排、科学发展的总体要求；同时也给企业带来经济效益，促进企业煤矿瓦斯抽采与利用的协调发展。近几年，我国煤矿生产的安全状况总体上呈现相对稳定，逐步好转的发展态势，但是，目前我国煤矿事故总量仍居高位，煤矿安全形势仍然十分严峻。导致我国煤矿安全形势严峻的一个主要客观原因就是我国煤层自然赋存条件复杂多变，瓦斯灾害特别严重。因此，煤矿瓦斯灾害的防治和瓦斯气净化利用技术是我国煤炭工业发展中亟待解决的重大问题。同时，煤矿瓦斯抽采利用技术的研发对我国国民经济和人文环境的发展具有深远的意义。1.2矿井瓦斯气体的性质 从广义上讲，矿井瓦斯是井下有害气体（包括CH4、重烃(CnHm)、H2、CO2、CO、NO2、SO2、H2S等）的总称。一般它包括4类来源，第一来源是在煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井的气体；第二来源是矿井生产过程中生成的气体；第三来源是井下空气与煤（岩）、矿物、支架和其他材料之间的化学或生物化学反应生成的气体等；第四来源是放射性物质蜕变过程生成的或地下放出的放射性惰性体氡（Rn）及惰性气体氦（He）。矿井瓦斯的组成成分及其比例关系因其成因不同而有差别。煤矿大部分瓦斯来自于煤层，而煤层中的瓦斯一般以甲烷为主（可达80％-90％），它是威胁矿井安全的主要危险源，所以在煤矿狭义的矿井瓦斯专指CH4［4］。甲烷是无色、无味、无臭、无毒、可以燃烧和爆炸的气体。甲烷分子的直径为0.375×10-9m，可以在微小的煤体孔隙和裂隙里流动。其扩散速度是空气的1.34倍，所以从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散到巷道空间。甲烷标准状态时的密度为0.716kg/m3,比空气轻，与空气相比的相对密度为0.554。甲烷微溶于水，在0.1013Mpa条件下，温度为20℃时，100L水可以溶解3.31L甲烷；0℃时可以溶解5.56L甲烷。当压力为3.4Mpa、温度为20℃时，其溶解度仅为1m3/1m3。因此，一般认为少量地下水的流动对瓦斯排放影响不大；但是，少量地下水的长期流动对瓦斯的排放则会造成重大的影响。甲烷本身虽无毒，但是当空气中的甲烷浓度很高时，就会冲淡空气中的氧，可使人窒息。当甲烷浓度为43％时，空气中相应的氧浓度即降到12％，人感到呼吸非常短促；当甲烷浓度为57％时，相应的氧浓度被冲淡到9％，人即刻处于昏迷状态，有死亡威胁。煤层中抽出的瓦斯发热量一般为37.25MJ/m3,可以与天然气相当，是一种可以开发和利用的能源。1.3煤层瓦斯气体的生成虽然人们对于瓦斯的认识和研究在15世纪再起就开始了，但是有关瓦斯生成及来源的问题，知道20世纪40年代人们才开始逐步重视并对此进行研究。煤矿井下的瓦斯主要来自煤层和煤系地层，关于它的成因可以认为是在成煤作用过程中伴生的。煤的原始母质成淀以后，一般经历两个成气时期：从泥炭到褐煤的生物化学成气时期和在地层的高温高压作用下从烟煤到无烟煤的变质作用成气时期。瓦斯的生成和煤的形成是同时进行且贯穿于整个成煤过程的。与煤的成因息息相关，它除与成煤物质、成煤环境、煤岩组成、围岩性质、成煤阶段等均有关系外，还与两个不同成气时期有很大的关系。一般情况下，瓦斯的成气母质可分为两大类，即高等植物在成煤过程中形成的腐植型有机质和低等植物在成煤过程中形成的腐泥型有机质，它们在成煤与成气过程中的差异，构成了各自持有的地球化学标志和各自不同的特点。表1.1腐植型有机质和腐泥型有机质的对比表[6]Table1.1Humic-typeorganicmatterandorganicmatterinsapropel-typecomparativetable[6]成分母带腐植质腐泥质主要成分以芳香族化合物为主，类酯化物较少含丰富的类脂化物元素组成氢和氧贫氧（一般<6％）富氧（可达27％）H/C比值低（<1％）较高（>1）O/C比值高（<0.5）较低（<0.3）主要形成环境河流、湖泊、三角洲海洋及湖泊产物及气产量煤腐植煤腐泥煤气高甲烷（90％-95％）低湿气（一般<0.5％）甲烷较低（47％-75％）湿气较高（20％左右）1.3.1生物化学成气时期瓦斯的生成这个时期是从成煤原始有机物堆积在沼泽相和三角洲相环境中开始的。在温度不超过65℃条件下，成煤原始物质经厌氧微生物分解成瓦斯［2］。在这个阶段，成煤物质生成的泥炭层埋深浅，上覆盖层的胶结固化不好，生成的瓦斯通过渗透和扩散容易排放到大气中去。因此，生化作用生成的瓦斯一般不会保留在现有煤层内。此后，随着泥炭层的下沉，上覆盖层越来越厚，成煤物质中所受的温度和压力也随之增高。生物化学作用逐渐减弱直至结束。在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤，并逐渐进入变质作用阶段。1.3.2变质作用时期瓦斯的生成褐煤层进一步沉降，便进入变质作用造气阶段。在100℃高温及相应的地层压力下，煤层中的煤体就会产生强烈的热力成气作用。在变质作用的初期，煤中有机质基本结构单元主要是带有羟基、甲基、羧基、醚基等侧链和官能团的缩合稠环芳烃体系，煤中的碳元素则主要集中在稠环中。由于一般情况下，稠环的键结合力强、稳定性好，侧链和官能团之间及其与稠环之间的结合力弱、稳定性差。因此，随着地层下降、压力及温度的增大与升高，侧链和官能团即不断发生断裂与脱落，生成CO2、CH4和H2O等挥发性气体，其中煤化作用过程中生成的瓦斯以甲烷为主［6］。1.4煤矿瓦斯气体开发利用的意义大量的人员伤亡而且造成巨大的经济损失，严重地威胁着煤矿的安全生产。因此，对煤矿瓦斯的治理和利用迫在眉睫。瓦斯虽然对人类产生危害及灾难，但同时又是一种已生的优质能源，它具有很高的利用价值。主要体现在以下几方面：(1)瓦斯发电瓦斯发电是一项多效益型瓦斯利用项目，它能有效地将矿区抽出的瓦斯变为电能，方便地输送到各地。不同型号的瓦斯发电设备可以利用不同浓度的瓦斯。井下抽放的瓦斯，不需提纯或浓缩就可直接作为发电厂的燃料，这对降低发电成本、就地利用矿井瓦斯是非常重要的。瓦斯发电可以使用直接燃用瓦斯的往复式发动机、燃气轮机，也可用瓦斯作为锅炉燃料，利用蒸汽透平发电。新的发展趋势是建立联合循环系统，有效地利用发电余热。技术成熟的工艺有:燃气轮机发电、气轮机发电、燃气发电机发电、联合循环系统发电和热电冷联供瓦斯发电。山东胜利油田动力机械设备厂功率2000kW以下的各种瓦斯燃气发电机组，已在淮南、松藻、水城、皖北等矿区应用［2］。(2)瓦斯生产炭黑炭黑是瓦斯在高温下燃烧和热分解反应的产物。它是橡胶、涂料等的添加剂。瓦斯浓度为40％-90％时均可用做生产炭黑，且瓦斯的浓度越高，炭黑的产率越高，质量也就越好。利用瓦斯生产炭黑的技术在我国不少煤矿区得到了应用。(3)瓦斯气民用由于瓦斯的燃烧热值可根据需要进行调整，而且瓦斯不含煤炭干馏物质，不需庞大的净化装置进行净化处理，不腐蚀、不堵塞输气设备和管道，因此是极好的民用燃料气。无论是井下抽放或地面钻孔开发，应始终把瓦斯民用置于首要的位置。这是因为居民燃气比燃煤热效率提高幅度大，节能效果显著（热能利用率提高2倍以上），对城区环境的改善最明显，其综合的社会效益、环境效益最好。(4)汽车燃料汽车是造成大气的重要的污染源，它排放CO、碳氧化合物和氮氧化合物。柴油车辆还排放颗粒物。随着车辆的增加，作为主要燃料的石油将会变得短缺。天然气对环境十分有利，因为它能减少车辆排放的所有污染物的排放。因此，使用甲烷作为燃料的经济和环境效益十分明显。作为汽车燃料的压缩天然气的工艺参数为:90％-100％；乙烷以上的烃类含量不超过6.5％。因为甲烷是瓦斯的主要成分，经过富集，甲烷浓度可增加到95％，而乙烷以上的烃类含量很小。因此，瓦斯十分适合于生产压缩天然气作为汽车燃料。国内煤矿瓦斯气体净化发展现状2.1煤矿瓦斯气体净化发展阶段自1952年抚顺龙凤矿建立抽放系统，开始抽放瓦斯以来，我国瓦斯抽放工作走过了半个多世纪瓦斯抽放技术的发展主要经历以下几个阶段。(1)高透气性煤层抽放瓦斯阶段。20世纪50年代初期，在抚顺高透气性特厚煤层中首次采用井下钻孔抽放瓦斯，获得了成功，解决了高瓦斯特厚煤层开采的关键技术问题。在煤层透气性远远小于抚顺煤田的其他矿区采用类似的方法抽放瓦斯时，未能取得抚顺矿区的抽放效果［3］。(2)邻近层抽放瓦斯阶段。20世纪50年代末,采用井下穿层钻孔抽放上邻近层瓦斯在阳泉矿区获得成功，解决了煤层群开采首采煤层工作面瓦斯涌出量大的问题，且认识到利用采动卸压作用对未开采的邻近煤层实施边采边抽，可以有效地抽出瓦斯，减少邻近层瓦斯向开采层工作面涌出，该技术在具有邻近层抽放条件的矿区得到广泛应用，取得了较好的抽放效果。(3)低透气性煤层强化抽放瓦斯阶段。在低透气性高瓦斯和突出煤层，采用常规钻孔抽放瓦斯技术效果不理想。为此，从20世纪70年代开始,国内试验研究了煤层中高压注水、水力压裂、水力割缝、松动爆破、大直径钻孔多种强化抽放技术；90年代又试验研究了网格式密集布孔、预裂控制爆破、交叉布孔等抽放新技术。网格式密集布孔在煤矿得到了应用，但多数方法因工艺复杂、实用性差等问题,在煤矿未能得到广泛应用。(4)综合抽放瓦斯阶段。20世纪80年代开始,随着机采、综采,尤其是放顶煤采煤技术的应用,采掘速度加快、开采强度增大，工作面瓦斯涌出量大幅度增加。为了解决高产、高效工作面瓦斯涌出问题，开始实施综合抽放瓦斯，即在时间上，将预抽、边采边抽及采空区抽放相结合；在空间上，将开采层、邻近层和围岩抽放相结合;在工艺方式上,将钻孔抽放与巷道抽放相结合、井下抽放与地面钻孔抽放相结合、常规抽放与强化抽放相结合。实施综合抽放瓦斯方法，最大限度提高瓦斯抽放率［9］。2.2国内瓦斯气体综合治理现状我国瓦斯治理技术经过50多年的努力，尤其是经过“六五”至“十五”期间国家重点科技攻关，瓦斯防治技术取得了长足进步。在瓦斯抽放方面,国家安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局先后提出“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针和“多措并举、应抽尽抽、抽平衡”三项基本准则，国务院办公厅出台了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽放利用的若干意见》，国家发改委联合七部委、局出台了“煤矿瓦斯治理与利用实施意见”，国家安全生产监督管理总局及颁布了“煤矿瓦斯抽放基本指标”和“矿井瓦斯抽放规范”等标准。国家的高度重视，使我国煤矿瓦斯抽放得到了前所未有的发展，目前国有重点煤矿的286处高瓦斯、高突矿井中，已有264处建立了抽放系统，2006年抽放量达到26114亿m3，有10个企业抽放量超过1亿m3［15］。在突出防治领域，已经形成了整套的从预测、措施、措施效果检验到安全防护措施的“四位一体”综合防突技术体系，配套有一列的预测方法、防突技术措施及其装备，防突工作贯穿于从地质勘探、新井建设、生产矿井新水平采区开拓延深，到工作面掘进和回采整个矿井建设、开采过程，取得了较好的防突效果。但是,我国瓦斯综合治理距煤矿安全生产的要求还有相当大的差距，煤矿瓦斯事故多发的不利局面有待根本扭转。瓦斯爆炸的必要条件是:气体中甲烷的浓度处于爆炸范围内(在常温常压下，形成5-15%的瓦斯积聚)；氧气的浓度超过失爆氧浓度(在二氧化碳惰化下，氧浓度大于12%:在氮气惰化下，氧浓度大于9%)；引火源的能量大于最小点燃能量(0.28mJ)、温度高于最低点燃温度(595℃)和点燃时间长于感应期。在一般矿井条件下，氧浓度是满足的，只要瓦斯积聚和火源两大基本要素同时具备就会发生瓦斯爆炸事故。所以瓦斯灾害防治的措施包括:防止瓦斯积聚；防止引燃瓦斯；加强矿井通风；进行瓦斯气体抽放。2.2.1防止瓦斯气体积聚瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2%的现象，瓦斯积聚场所主要是掘进工作面、采煤工作面和盲巷密闭等其它工作面。据统计，瓦斯积聚的规律是，越靠近瓦斯涌出源区瓦斯积聚的概率越高，越是供风停顿或供风不足的时间越长，瓦斯积聚量越大。因此，在采掘工作面采掘机械落煤部、钻机钻孔见煤或瓦斯源处、放炮落煤过程、排放瓦斯下游井巷、旧式采煤法冒高处、密闭区域、通风不良区(含隅角区)、停风、无风区(含独头巷道停风)、瓦斯喷出、瓦斯突然大量涌出以及煤和瓦斯突出等都是在时间上与空间上积聚瓦斯概率最高的。表2.1是瓦斯爆炸事故资料中积聚瓦斯的直接原因统计表，从表中可看出，引起瓦斯积聚的直接原因是停风、无风或通风不良。搞好通风、瓦斯抽放、瓦斯检查与管理是防止瓦斯积聚最积极、最根本的措施:(l).搞好矿井通风。煤矿井下应有安全可靠、独立的、风向合理和风量稳定的矿井通风系统；各工作面应保证有足够的供风量。(2).及时处理积聚的瓦斯。及时处理积聚的瓦斯包括在规定的时间内做到以下几个方面:①封闭长期不用的盲巷、冒高；②未封闭的冒高区应安设导风板及风筒分叉，以防止瓦斯积聚；③临时停工的工作面，不得停风；④瓦斯涌出较大的区域、裂缝喷瓦斯区域，如局扇难以稀释到要求浓度(瓦斯涌出量大于3一4m3/min)时，应于以封堵，以管道引出巷道，送往回风系统；⑤机掘和机采工作面应积极配用水力引射和环隙式压力引射送风设备，以处理积聚区内的瓦斯。(3).积聚大量高浓度瓦斯的巷道，不能瞬间启动风机，应制定安全疏排方法。即在回风侧安置带有分叉的风筒，控制风筒的风量，使巷道回风流中的瓦斯浓度控制在安全规定以内，逐步疏排瓦斯，直至将积聚的瓦斯全部排出，方可恢复生产。(4).严格执行瓦斯浓度规定并建立瓦斯监控检测系统。瓦斯检查是预防瓦斯事故实现安全生产的前提条件，也是研究瓦斯涌出规律和评价预防措施效果的基本依据，应积极建立和健全瓦斯检测和监控系统。(5).分源瓦斯治理及抽放。分源瓦斯治理是指根据矿井瓦斯的不同来源而分别进行治理。表2.1瓦斯爆炸事故资料中积聚瓦斯的直接原因统计表[8]Table2.1Gasexplosionindatatablesdirectcauseoftheaccumulationofgas[8]积聚瓦斯直接原因风扇停转风筒脱节采掘工作面风量不足风道堵塞水采工作面无回风巷临时改变通风系统打开风门流短路自然通风采空区集聚瓦斯占总集聚瓦斯次数（％）42.56.88.01002.2.2防止引燃瓦斯气体防止引燃瓦斯主要是杜绝火源，严格管理和控制生产中可能发生的火、热源，防止它的产生或限制其引燃瓦斯的能力。应严格实行以下措施:(1)杜绝明火。井下除严禁携带烟火及其他引火物品外，还应严格禁止从事电焊工作，不得使用电炉，在井口房、风机房和抽放瓦斯泵房周围20m内禁止使用一切明火；井下发现外因火灾，应立即灭火并进行处理。(2)防止出现摩擦起火及静电积聚火花，要做到以下几点:①井下应使用安全合格材质的锤打冲击工具；②矿灯应保证完好，井底严禁拆开、敲打、撞击矿灯；③为防止机械摩擦起火，切割部件应使用难以引燃的合金，摩擦部件金属表面应镀敷活性小的金属(铬等)，运转部件要安设过热保护装置和温度检测报警装置，应积极使用洒水降温设施；④井下应使用防静电的高分子材料(橡胶、塑料、树脂等)；⑤井下应使用许用的安全设备和材料，并严格管理。井下采掘工作面应使用取得产品许可证的，安全许用的电气机械设备及材料；应使用煤矿安全许用炸药和电雷管；应使用许用的毫秒延期电雷管;严格执行打眼、装药、封泥的规定，严禁明火放炮和采用糊炮；井下应使用防爆电气设备，且防爆电气设备的运行、维护和修理工作必须符合防爆性能的各项技术要求，并坚持定期组织对电气设备和电缆进行检查、调整和维修；坚持使用检漏继电器，实现风、电、瓦斯封锁［17］。2.2.3加强矿井通风加强矿井通风是为了稀释瓦斯浓度，将其浓度降至《规程》所规定的允许范围之内，通常采用的方法有:(l)在积聚瓦斯的地点加大风量或提高风速，将瓦斯冲淡和排除；(2)将局部瓦斯积聚的地点封闭隔绝，如封闭盲巷和积存瓦斯的空洞；(3)必要时进行瓦斯抽放；(4)建立安全可靠的矿井通风系统对于解决矿井通风问题也是非常重要的。矿井通系统是由通风动力及其装置、通风井巷网络、风流监测与控制设施等构成。其任务是利用通风动力，以最经济的方式，向井下各用风地点提供优质量足的新鲜空气，以保证井下作业人员的生存、安全和改善劳动环境的需要；在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并配合其它措施，防止灾害的扩大。评价矿井通风系统安全可靠性的目的在于:及时发现矿井通风系统中存在的问题和安全隐患，调整和改造系统；优化通风设计，准确编制事故预防与处理方案，同时，指导现场通风安全管理［10，17］。2.3瓦斯气体净化过程中存在的问题强化矿井通风是为了稀释瓦斯浓度，但我国目前有不少高瓦斯突出矿井存在总供风量不足、通风系统复杂、稳定性差、风流调节与控制困难等问题。要增加供风量，需要增加或扩大进回风井酮和巷道，优化通风网络，减少通风阻力，更换大功率通风机械设施等，这需要投入大量的工程和资金；要增强通风系统的稳定性和可调控性，应调整采掘部署，实现集约化生产，完善通风设施，强化通风管理。要扩大单工作面生产能力，但又受到瓦斯威胁的制约，风速太大会加速采空区煤炭自然发火，扬起煤尘，恶化生产环境，甚至会引起煤尘爆炸，国内矿井回采工作面通风量一般应控制在2000m3/min以内。部分矿井采用无金属支护的尾巷排放瓦斯，尾巷瓦斯浓度可控制在3%以内，尾巷和回风巷稀释的瓦斯量可达30m3/min以上，但由于瓦斯涌出和瓦斯浓度分布的不均衡性，这种做法并非安全可靠。就目前来看,我国煤矿总体瓦斯抽放效果不佳,具体表现为瓦斯抽放率低。导致我国煤矿瓦斯抽放率低的原因来自2个方面：一方面是客观原因,因为我国95％以上的高瓦斯和突出矿井所开采的煤层属于低透气性煤层，透气性系数只有10-3-10-4mD，瓦斯抽放（特别是预抽）难度非常大；另一方面是主观原因，主要表现为抽放时间短、钻孔工程量不足、封孔质量差、抽放系统不匹配和管理不到位。下面针对主观原因分析我国煤矿瓦斯抽放存在的问题。(1)煤层气抽采难度大我国高瓦斯矿井多，煤层气含量高，但压力大、透气性差、抽采难度大。矿井平均开采深度约420m，开采深度超过1000m的有10余处，随着矿井开采深度加大，地应力和瓦斯压力增加，瓦斯抽采难度进一步增大［13］。(2)抽放时间短瓦斯抽放率随抽放时间延长而增大。对透气性系数低于10-3mD的低透气性煤层，要达到较高的抽放率，预抽时间不能短于6-8个月。由于我国的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井都程度不同地存在采掘失调，回采工作面预抽瓦斯的时间普遍不足，据焦作、鹤壁、平顶山、淮南、淮北、抚顺、铁法等矿区的统计，突出煤层回采工作面预抽瓦斯时间最长为8个月，最短仅为1个月，平均预抽时间只有个3.3月。(3)钻孔工程量不足抽放钻孔具有输排瓦斯和提高煤层透气性的双重作用。钻孔工程量不足是导致瓦斯抽放率偏低的主要原因之一。我国约有80％以上的高瓦斯和突出危险工作面采用本煤层预抽，单个工作面抽放钻孔长度一般为15000-35000m，钻孔总长度数值很大，但吨煤钻孔长度数值却极小。据焦作、鹤壁、平顶山、晋城、潞安、淮南、淮北、铁法等矿区的不完全统计,回采工作面吨煤预抽钻孔长度最多为0.04m，最少只有0.0065m，平均仅为0.018m。实施邻近层瓦斯抽放的矿区也存在同样的问题，部分矿区的邻近层抽放钻孔瓦斯流速高达30-50m/s，远远超过瓦斯抽放的经济流速，抽放钻孔数量严重不足［16，17］。(4)封孔质量差孔底抽放负压具有引流瓦斯和强制瓦斯解吸的功效，封孔质量的高低直接关系到瓦斯抽放效果的好坏。目前，我国约有2/3的瓦斯抽放矿井仍然采用黄泥或水泥砂浆封孔，甚至少数开采近水平或缓倾斜煤层的矿井也采用水泥砂浆封孔，封孔长度短而且密封质量很差。我国约有65％的回采工作面预抽瓦斯浓度低于30％，充分反映了抽放钻孔封孔质量差的现状。(5)抽放系统不匹配近年来，我国政府利用国债资金对部分煤矿的抽放系统进行了更新改造，抽放系统不匹配的状况有了一定的改观，但这种现象仍然非常普遍：部分矿井抽放泵能力不足，极限抽放流量小，真空度低，不足以克服抽放管道的沿程阻力；部分矿井抽放泵能力虽然较大，但选用的抽放支管甚至主干管管径太小，抽放泵产生的负压绝大部分消耗在抽放管道的沿程阻力上；其结果是，这些矿井的本煤层预抽钻孔孔口负压不到490Pa，有的甚至靠正压自排［16］。(6)管理不到位管理不到位是造成我国煤矿瓦斯抽放效果差的重要原因。管理不到位具体表现为：部分矿井没有专门的瓦斯抽放队伍；钻孔施工质量缺乏监管,不按设计施工抽放钻孔，虚报钻孔长度；抽放系统不按规定安设计量装备、监测设施和放水器，不进行抽放系统的定期维护和检漏等等。(7)缺乏有力的扶持政策我国现行的煤层气开发利用政策与法规，只是比照常规天然气的通常做法，没有出台更优惠、更适宜煤层气产业的激励政策［20］。(8)缺乏资金投入建设瓦斯发电项目的前期投入和运营管理费用都比较高。由于煤炭价格与价值长期背离，煤矿效益低下,长期处于亏损补贴和困难阶段，自身缺乏必需的资金积累，单凭企业很难进行瓦斯治理和利用投资，这是限制瓦斯大规模开发利用的主要原因之一。(9)职工队伍素质下降，不适应安全生产要求，安全责任不落实。综上所述，在井下瓦斯灾害防治措施中，对井下抽放而言，由于我国技术落后、成本高昂，加之井下施工困难，仅可解决局部问题，无法保证井下瓦斯浓度始终处于爆炸界限以下。对于通风稀释瓦斯而言，由于通风系统复杂、稳定性差、风流调节与控制困难等问题，以及近年来国有矿井普遍开采水平加深，通风路径加长，已有通风系统难于满足深水平开采的需求。依靠通风稀释瓦斯的办法，难于从根本上解决瓦斯爆炸问题。而采用控制井下火源、建立防、隔爆体系，加强瓦斯监测等辅助手段来杜绝诱发因素的发生，虽然有明显效果，但也只是“防”，而不是“治”，加之我国煤矿设施较为落后，人员素质不高，复杂的煤矿系统中“火”源很难从根本上杜绝，有防不胜防之患。因此，通过国内外对矿井瓦斯综合治理以及瓦斯气体(主要成分为甲烷)的综合利用等方面研究后，提出采用多级分解腔对瓦斯气体进行氧化分解和利用分解腔金属网嵌涂覆催化剂对瓦斯气体进行催化分解，并在分解腔后置一特定的多孔碳化硅蜂窝陶瓷或多孔碳化硅泡沫陶瓷结构，对热分解后的残余气体进一步吸附、分解和净化，以使分解后的气体中CH4和CO等浓度降到0.5%-0，实现矿井瓦斯的氧化净化，确保井下瓦斯浓度始终处于爆炸浓度界限以下。国外煤矿瓦斯气体勘探开发、利用的理论研究3.1勘探开发理论研究矿井瓦斯气体抽放也就是煤层气的抽放，在这一方面美国一直走在世界的前列。早在1953年，美国就在圣胡安盆地钻探完成了第一口煤层气试验井，当时由于受勘探技术的局限，未能进行大规模的开采。直到1981年美国应用地面钻井技术开采煤层气获得了突破性进展，使得美国煤层气生产基本上达到了商业化规模。目前，美国已有12个煤田的煤层气生产实现了商业化，共有5000多口生产井，还有2000多口井处于开掘中，煤层气产量从1983年的1.7亿m3猛增到1996年的295亿m3(超出我国天然气年产量近100亿m3)，形成了比较完善的煤层气开发产业。美国目前开采的煤层气主要是输入天然气管道系统，除用于民用、发电之外，还有少部分作为汽车燃料和化工原料，在一定程度上缓解了常规天然气供需紧张的局面。美国煤层气资源的商业化开发利用，给全世界起到积极的示范作用，澳大利亚、俄罗斯、波兰、加拿大、英国、德国等国也竞相开发煤层气资源，并且取得了长足的进展。特别是澳大利亚在煤层气的综合开发利用方面紧随美国，也处于世界先进行列［17］。美国煤层气商业性开发的成功，带动了澳、德、英等20余个重要产煤国家煤层气的研究与开发。然而，在直接引用美国相关理论和技术的过程中，除加拿大由于与北美大陆地质条件具有一致性而进一步证实了美国煤层气理论的适用性以外，只有澳大利亚结合本国煤储层的低渗特点发展了地应力评价理论，并在开发出水平井高压喷射改造技术后获得产气突破，其余各国都还没有获得地面垂直井商业性开发成功的案例［23］。目前国外煤层气理论研究和勘探取得的认识，主要有以下几个方面：一是利用有机地球化学手段（主要是同位素研究），开展了煤层气成因和来源分析，依据分析研究结果认为，加拿大和美国阿拉斯加州的煤盆地内煤层气的成因有3种来源：早期生物气、中期热裂解气和晚期次生生物气；同一盆地不同部位，有时是一种成因占主导地位，有时是两种成因共存，有时甚至是三种成因混合［22］。二是受岩浆岩影响的煤储层具典型的微孔结构和裂隙，且生气量大，含气量高，甲烷浓度也高达95%。这一理论认识是对澳大利亚冈尼达盆地进行的地质研究得出来的。三是褐煤和低煤化烟煤的煤层气勘探开发深度已突破1500m。如，美国阿拉斯加州的煤盆地内勘探开发深度已达1981m。四是开展了地质构造对煤储层割理、煤层气含量以及煤层气、水产能影响的研究。五是运用核磁共振技术（GMI）研究甲烷气体分子在煤孔隙中的流动。六是储层测试分析和数值模拟技术日趋完善。发明了瞬变流法甲烷扩散系数测试技术，开展了煤储层渗透率与压应力、孔隙压力关系实验，修正了相对渗透率实验，尤其是广泛开展了同相多组分（二氧化碳、甲烷、氮气）定成分膨胀或定体积压缩吸附/解吸实验，讨论了二氧化碳、氮气不同注入速度和不同注入期对甲烷生产的影响，并在煤层气排采试验中进行了大量应用［21］。3.2瓦斯气体开发技术随着国外煤层气产业化的发展以及开发领域的逐渐扩大，开发技术也不断完善和提高，尤其是美国，煤层气开发从最初在圣胡安、黑勇士盆地的中煤阶气肥煤，逐步发展到低煤阶褐煤和高煤阶贫煤、无烟煤，并针对不同地质条件下煤层渗透性、力学性质、井壁稳定性，形成了一套煤层气开发技术系列，主要包括：(1)沿煤层钻井和一体化抽采技术。该技术特别适用于地层倾角较陡的煤层。通过地面钻井到达煤层后，沿煤层钻进500m以上，只要煤层稳定性许可，也可钻进更长的进尺，煤层段采用裸眼完井。该技术还可以在煤矿区附近应用，结合巷道抽采，实现采煤采气一体化，既利用了资源，又解决了煤矿生产安全。该项技术是澳大利亚开发煤层气时采用的一种技术。(2)注氮气、二氧化碳增产技术。煤基质表面对气体分子的吸附能力是一定的，向煤层中注入氮气、二氧化碳气，其气体分子会在一定程度上置换甲烷分子，使甲烷分子脱离煤基质束缚而进入游离状态，混入流动的气流中，从而达到提高煤层气产量的目的。美国、加拿大等国根据这一原理，将电厂等排出的烟道气回收处理后注入煤层。试验证明可以提高煤层气产量和采收率，同时还可以减少温室气体排放。(3)排采技术。煤层气的生产是通过排水采气实现的，常用的技术主要是气举方法和管式泵磕头机等。磕头机的动力源在电网发达区用电动机，电网不能到达地区用气井生产的煤层气带动小型燃气动力装置。其水温、气体埋深、排水量、日产气量、累计产气量，全部由自动化仪表记录［19］。(4)试井技术。在实际应用中较为成功的测试方法包括：常规中途测试技术、密闭中途测试技术、段塞实验和注入/压降实验。选择试井类型时既要考虑井的状况，同时要求对煤层及相邻的非煤层进行测试，以了解周围岩层对流体的传导率和能否成功地实施增产作业。(5)煤层气开发与采煤一体化。 浅层煤炭开采之前要先进行瓦斯抽放，实现煤层气开发与采煤一体化很容易。开采深层煤炭资源难度大、成本高，但对高瓦斯深层煤炭采用煤层气与采煤一体化技术，还是有相当经济效益的。这项技术主要是利用钻头喷嘴的水射流在煤层段斜穿孔冲洗，循环出水煤浆和煤层气，在地面进行“固液气“三相分离，即可采出煤和煤层气，分离出来的水还可继续注入井内重复利用。这种技术特别适用于煤层气含量高、厚度大、强度低、不含夹层的粉煤；如果煤层含水量较大，与制水煤浆技术结合，其经济效益更高。第四章瓦斯气体净化技术的基本方案近些年来，瓦斯灾害一直是国内煤矿安全生产的最大困扰因素之一，煤矿特大及特别重大瓦斯灾害事故的频发，造成了国家财产和公民生命的巨大损失。同时，瓦斯因素还极大地限制了矿井生产能力的发挥，在高瓦斯矿井中，采煤、掘进、运输机械化设备难以发挥其效能，降低了生产效率。此外，全国每年有上百亿立方的瓦斯排入大气，既浪费了宝贵的煤层气资源，也污染了环境。因此，煤矿瓦斯气体净化措施得到了国内外的普遍重视，有些研究成果已开始在国内大中型煤矿中应用，但由于设备庞大、结构复杂、操作不便等原因，迄今尚无一种被普遍推广的方法和装置。瓦斯气体净化方法可分为变压吸附法、多孔碳化硅分解和吸附法、绝热氧化法、生物氧化法等，在有些情况下，几种方法可联合应用。下面简要介绍主要瓦斯气体分解和净化技术。4.1变压吸附法变压吸附技术目前被认为是比较成熟的技术，有成系列的装置可供选择，它在瓦斯提纯领域里的应用主要取决于经济合理性。在最近二、三十年来已在各行业中得到广泛的应用和发展，成为了一种极为重要的气体分离技术。虽然此项技术能耗小、操作费用低，但每一工作循环都要经过压缩机加压、硅胶干燥脱水，在吸附塔内还要经吸附、隔离、均压、顺放、置换、逆放、排空等工序，而且基建、动力、人工、维修都要投入一定的人力、物力。所以，只有当瓦斯的开采和井下抽放量足够大，采取一系列措施其浓度仍达不到使用要求，且浓度差异不大时，才可采取变压吸附的方法提高其浓度以利使用，避免大量排空。4.1.1变压吸附净化原理变压吸附(PSA)技术是利用吸附剂的平衡吸附量随组分分压升高而增加的特性，进行加压吸附、减压脱附。经试验筛选的吸附剂（如活性炭）对甲烷的吸附能力比氮、氧大，被收留在床层进口端，而脱除了甲烷的其余组分作为废气从出口排走，然后在较低压力下对床层进行解析吸附剂上所吸附的甲烷和少量其他组分大部分被解吸，解析气中甲烷被富集。通过减压解析，吸附剂也得到再生，接着又可进行下一次的吸附、解吸过程。吸附是放热过程，解析是吸热过程，但只要吸附物质浓度不太大，吸附热和解析热都不大，可视为等温过程。变压吸附一般在常温下操作，不需供热。故循环周期短，易实现自动化。所以，变压吸附工艺简单，设备紧凑，操作费用低，应用性强。4.1.2变压吸附工艺流程变压吸附周期循环操作过程，原料气进入吸附塔1吸附的过程中，从吸附塔1产生较纯净的空气一部分作为产品气流出，另一部分作为反吹气对处于卸压阶段的吸附塔2进行反吹清洗,在反吹的同时,用真空泵对吸附塔2抽真空。类似的，在第二个半循环周期内,原料气进入吸附塔2进行吸附,从吸附塔2产生的较纯洁空气一部分作为产品气流出,另一部分作为反吹气对处于卸压阶段的吸附塔1进行反吹清洗,在反吹的同时，用真空泵对吸附塔1抽真空。两个吸附塔如此交替进行吸附、解吸,就形成了有反吹的常压吸附、真空解吸的流程，循环过程中吸附床吸附剂的吸附与解吸压力差约为0.1MPa。在常压吸附过程中，吸附塔内吸附剂对甲烷的吸附容量随吸附时间增加近似呈线性增加，甲烷浓度较高的气体为解吸气,净化后较纯净的空气为产品气。图4.1变压吸附工艺流程图［11］Figure4.1Theflowchartofpressureswingadsorption［11］4.2多孔碳化硅陶瓷吸附法多孔陶瓷是一种经高温烧成，体内含有大量彼此相通并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。多孔陶瓷的种类很多，几乎目前研制及生产的所有陶瓷材料均可以通过适当的工艺制成多孔体。根据成孔方法和孔隙结构，多孔陶瓷可分为三类:即粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷。根据孔径则可分为1000微米到几十微米的粗孔制品、0.2-20um的微孔制品和0.2um至几纳米的超微孔制品。多孔陶瓷吸附净化的思路主要利用多孔碳化硅蜂窝陶瓷的电致发热特性和多孔碳化硅泡沫陶瓷高气孔率的吸附特性，对瓦斯气体进行分解吸附净化。4.2.1多孔碳化硅陶瓷材料的性能多孔陶瓷材料有很好的过滤与吸附性能，可使气体和液体物质净化。目前，多孔过滤器广泛用于食品、医药、冶金、粉料输送，环境卫生、降低噪音、废气、污水和放射废料处理等领域。如在化工上用作吸附过滤及作为催化剂载体；作为隔热，换热材料用于高温烟气的废热回收和净化；在冶金上广泛用作金属液的过滤器；在环保领域用作废气废水的净化器；目前美国Coming公司和日本NGK公司生产大量的多孔陶瓷作用作汽车尾气的净化处理材料；多孔陶瓷还可作为吸音降噪材料等。在气体净化处理方面较早使用的多孔材料是A12O3和碳化硅的混合物以及活性炭、硅藻土等，后来随着气敏传感器的发明与应用，人们利用纳米一微米级孔隙的吸附功能和半导电性能又成功研制出了SnOZ、ZnO、BaTiO3陶瓷。a–FeZO3在气体吸附方面也有比较好的应用效果。但是这些材料的过滤和吸附性能的一个最大弱点是再生性不强，即孔隙被堵塞后不易复原，为了实现再生，必须进行反向操作或加热、加压，即便如此仍有大量多孔材料的再生性很差，以致于必须定期更换，因此在使用方面受到了很大限制［7］。碳化硅材料具有良好的半导电性能、优异的抗热震性能和高温力学性能，利用这些性能制成的多孔碳化硅材料可以同时具备电致发热功能和吸附功能，这样即可使瓦斯气体在流经此种多孔材料内部时一方面进行热分解，一方面利用其中的微孔使CH4等物质吸附在孔道壁上以加速分解，这种吸附作用可类似于加入昂贵的催化剂所起的活化作用。因此，对瓦斯气体有很好的吸附分解净化效果。4.2.2多孔碳化硅陶瓷瓦斯净化原理及工艺流程利用多孔碳化硅陶瓷材料通电发热及吸附过滤的优异性能，研制用于瓦斯吸附热解的装置如图4.2。该装置(a)的内部由电致发热多孔碳化硅陶瓷制品相互连接而成，要求各多孔碳化硅蜂窝陶瓷制品的端面必须平整以减小接触电阻，两端的电极与多孔碳化硅蜂窝陶瓷制品间紧密接触，整个装置要有良好的气密性。通电数分钟后，分解腔内很快发热，当温度达到一定数值后，打开进气阀，瓦斯气进入分解腔内，迅速被加热到分解温度，同时多孔碳化硅蜂窝陶瓷内部的宏孔和少量微孔对瓦斯气体进行吸附和分解。分解后的气体再经过装置(b)的多孔碳化硅泡沫陶瓷制品进一步吸附和净化，主要利用陶瓷体内部的um至nm级微孔对瓦斯气体进一步吸附，这种吸附对瓦斯气体分子有一种“固定”作用，把分解后的瓦斯气体“固定”在微孔内部，提高瓦斯气体的分解净化效果。而且泡沫陶瓷具有开孔三维网状骨架结构，气孔是相互贯通的，通过瓦斯气体时，压力损失小，大的表面积使得与瓦斯气体的接触效率高，能够大大地提高瓦斯气体的吸附和净化效率。实验表明，其吸附净化效果一般可超过96%。(a)多孔电致发热碳化硅陶瓷对瓦斯气体的分解多孔碳化硅泡沫陶瓷制品多孔碳化硅泡沫陶瓷制品进气口出气口（b）多孔泡沫碳化硅陶瓷对瓦斯气体的吸附分解图4.2多孔碳化硅陶瓷瓦斯热解装置示意图［7］Figure4.2PoroussiliconcarbidegasPyrolysisSchematic［7］该装置可根据电气要求或根据气体处理量并联或串联使用。多孔碳化硅陶瓷瓦斯吸附分解装置具有以下特点:①多孔碳化硅陶瓷开孔率可根据需要灵活选择，连通壁内部微细孔数量也可通过成孔剂加入量进行调整。②分解装置(a)可根据气体处理量大小选择陶瓷制品数量及其串联或并联连接方式。装置的电热功率可根据分解腔温度要求而调整或进行自动控制。③瓦斯在吸附分解装置内的循环时间可通过串联陶瓷制品数量及分解装置两端压差进行调整。④多孔碳化硅陶瓷制品机械强度高，具有再生性，并且耐腐蚀，寿命长，陶瓷制品老化后更换也十分方便。⑤热解装置(b)内部存在大量孔道和微细孔，可吸附、过滤各种流体，具有过滤净化等作用。4.3绝热氧化法和生物氧化法目前，我国煤矿瓦斯的主要治理技术是煤层瓦斯含量与涌出量的预测、矿井通风、矿井瓦斯抽放和四位一体的综合防突措施，但由于我国煤层地质构造复杂，煤层透气性差，煤矿瓦斯灾害仍没有得到彻底的治理，重、特大瓦斯事故时有发生。如果在煤矿生产的过程中，采用除传统方法以外的某种有效的技术，例如，使用化学的或生物的方法，使甲烷分解成其他物质，使瓦斯浓度不足以达到爆炸下限的浓度或者让已经达到爆炸浓度的瓦斯浓度能迅速下降至爆炸下限以下，从而有效防治瓦斯爆炸的发生，是进行瓦斯防治的另外一种新思路。目前，国内外己经有少数学者正在进行这方面的研究，并已取得了一定的进展。4.3.1绝热氧化法绝热氧化法是将接近爆炸浓度的瓦斯气体和已达爆炸浓度的瓦斯气体稀释至爆炸浓度以下，通过负压转移系统送入瓦斯绝热催化净化系统，并对残余气体后处理，使瓦斯气体中CH4(甲烷)氧化成无毒无爆炸危险的C02(二氧化碳)和H20(水)。瓦斯绝热净化过程见下图4.3。结果表明，瓦斯气体在较大流量的流动条件下，可通过热分解、催化热分解和吸附热分解相结合的方法，使其中的CH4和CO氧化为以CO2和H20为主要成分的物质，其分解率可达99.5%以上。该方法采用耐(隔)热材料和保温材料组成的对环境绝热的材料结构严密包封氧化分解装置，可实现无明火、无高温泄漏，可使整个净化系统的外部温度和环境温度一致。不会因这种“火”的下井而增加瓦斯爆炸的诱发因素。但因该方法对装置要求较高，且对高浓度瓦斯要求预稀释，操作过程复杂，成本较高，不利于大规模工业应用。瓦斯加热氧化分解瓦斯加热氧化分解分解后气体冷却瓦斯预热冷却气体吸收净化干净气体瓦斯气体图4.3瓦斯氧化净化工艺流程［12］Figure4.3Methaneoxidationpurificationprocess［12］4.3.2生物氧化法煤矿瓦斯的主要成分为甲烷气体，要防治瓦斯灾害就要从降低超标的瓦斯浓度入手。广泛存在于自然界中的甲烷氧化细菌是以甲烷为惟一碳源和能源生长的微生物。甲烷氧化菌分布范围广，很多极端环境(酸、碱、盐、高温、低温)中都有甲烷氧化菌存在。它们能通过以甲烷单加氧酶开始的一个酶系将甲烷最终代谢成二氧化碳和水，并在此过程中获得生长所需的能量。基于这样的思路，若能利用微生物降解采空区和煤层瓦斯，减少在煤层开采时的瓦斯涌出量，抑制煤矿瓦斯积聚，或者使高浓度瓦斯气体在短时间内下降到瓦斯爆炸下限以下，就能对其他治理瓦斯的措施起到辅助作用，从而达到提高煤矿安全性的目的。目前，国内外对微生物治理煤矿瓦斯的新技术纷纷进行了研究，并且也取得了很大的进展。第五章国内瓦斯气体综合治理发展战略(1)转变观念，提高对瓦斯综合治理工作的认识。瓦斯问题不仅关系到职工的生命安全，同时关系到社会稳定，不仅是煤矿安全问题，更是重要的社会政治问题。既要认识到瓦斯治理工作的紧迫性和艰巨性，又要认识到瓦斯可防、可控、可治、可用。尤其是要提高对瓦斯抽放的认识，将瓦斯抽放提到生命工程和资源工程的高度，采取多种手段,标本兼治、重在治本。煤矿负责人培训，除业务专业素质培训外,要进行必要的政治素质培训，要讲政治，要认识到抓好瓦斯综合治理就是在煤矿落实科学发展观、建设和谐社会，要始终将瓦斯治理放在煤矿安全工作的首要位置。(2)建立健全矿井瓦斯抽放和监测监控两个系统，建设本质安全矿山。瓦斯治理是一项系统工程，涉及到通风、机电、采掘工艺等各个环节，因此必须从治本着眼，从系统着手,提高工作面单产和煤巷掘进速度，淘汰落后的煤矿生产方式，合理简化矿井采、掘、通风系统，构建安全、高效集约化开采模式。对符合《煤矿安全规程》规定必须建立和根据安全需要应该建立抽放系统的煤矿企业，必须建立抽放系统并有效运行；对已建立抽放系统的国有重点高瓦斯和突出矿井，提升抽放装备水平，提高抽放能力和抽放效果。抽放系统按照“大管径、低阻力、大流量、多回路”的原则，选择高负压、大流量水环式真空泵，国有重点煤矿企业应积极建立高、低浓度分开抽放系统。配备煤矿安全监测系统的煤矿企业要严格执行《煤矿安全规程》的相关要求，积极做好安装、维护、校验等工作，保证监测系统的有效运行［3］。(3)加大“先抽后采”力度，实现煤矿瓦斯治理由“被动治到主动防”的根本转变。坚持“安全第一、预防为主、综合治理”安全生产方针，坚持“先抽后采、以风定产、测监控”瓦斯治理十二字方针和“应抽尽抽、多措并举、抽放平衡”的瓦斯抽放基本准则，积极实施“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略，牢固树立“抽放瓦斯是发展生产力、保护生命、保护资源、保护环境”的先进理念，依靠科技进步,实现采煤采气一体化、地面与井下抽放一体化，瓦斯抽放和利用一体化，建立、健全瓦斯抽放激励机制，全面实施“先抽后采”,实现煤矿瓦斯治理由“被动治到主动防”的根本转变。(4)强化技术管理，切实提高瓦斯综合治理的针对性。“装备是基础,技术是手段，管理是关键”。《煤矿安全规程》是确保煤矿安全生产的法规性文件，要把《煤矿安全规程》落实到生产管理的全过程，尤其是落实到一线管理过程中。参考文献参考文献第六章总结科学合理开发利用瓦斯，不仅解除煤矿安全的心腹之患，保障矿工的安全，也有利于经济发展和环境保护。煤矿瓦斯气体研究人员长期从事瓦斯气体勘查、治理工作，拥有丰富的防治与净化煤矿瓦斯气体技术。近年来，煤矿瓦斯气体研究人员除积极开展采用传统方法满足煤矿瓦斯气体抽采与净化外，同时正在研发某些从根本上能治理瓦斯气体的有效技术，例如，使用化学的或生物的方法，使甲烷分解成其他物质，使瓦斯浓度不足以达到爆炸下限的浓度或者让已经达到爆炸浓度的瓦斯浓度能迅速下降至爆炸下限以下，从而有效防治瓦斯爆炸的发生，是进行瓦斯防治的另外一种新思路。中国油气资源短缺，但瓦斯资源丰富，是目前最现实的天然气接替资源。中国又是产煤大国，高瓦斯和瓦斯突出矿井占一半以上。每年由于瓦斯事故给国家财产和人民生命造成巨大损失。同时，由于采煤每年向大气排放的瓦斯高达300亿m3，对我