矿山开采过程中瓦斯治理技术应用及管理措施研究

黄建华

身份证：51152619830904051X

摘要：瓦斯灾害是矿山开采过程中最具突发性、破坏性的重大安全隐患，瓦斯超限、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等事故极易造成大规模人员伤亡与设备损毁，严重制约矿山安全生产与高效开采。随着矿山开采深度逐步增加，地应力、瓦斯压力、瓦斯含量持续升高，瓦斯赋存条件愈发复杂，传统治理技术与粗放式管理模式难以适配深部矿山安全开采需求。为有效防控瓦斯灾害风险，提升矿山瓦斯治理精细化、标准化、智能化水平，本文结合矿山井下开采作业实际，系统梳理矿山瓦斯灾害产生机理与赋存特征，分析现阶段瓦斯治理技术应用现状与现存短板，重点阐述通风治理、煤层预抽、增透卸压、智能监测等核心治理技术的应用原理与实操要点，针对性提出配套的现场管理、制度建设、人员管控、隐患闭环等优化措施。研究结果可为各类矿山瓦斯灾害常态化治理、风险源头防控、安全体系完善提供技术支撑与实践参考，助力矿山行业实现安全、稳定、高效、绿色开采。

关键词：矿山开采；瓦斯治理；抽采技术；灾害防控；安全管理；智能监测

一、引言

在矿产资源深度开发的行业背景下，浅部矿产资源逐步枯竭，矿山开采普遍向深部延伸，开采深度增加带来地应力增大、瓦斯压力升高、煤层透气性降低、地质构造复杂等一系列问题，导致瓦斯灾害隐患呈现多发性、隐蔽性、突发性特征。瓦斯作为矿山井下开采的主要伴生气体，具有易燃易爆、渗透性强、赋存分散等特点，若井下瓦斯浓度积聚超标，遇明火、静电或摩擦高温极易引发爆炸、燃烧事故，高瓦斯矿井还易发生煤与瓦斯突出动力灾害，直接威胁井下作业人员生命安全与矿山整体生产秩序。

二、矿山瓦斯赋存特征与灾害成因分析

2.1 瓦斯赋存基本特征

矿山井下瓦斯主要赋存于煤层及围岩裂隙、孔隙当中，以吸附态和游离态两种形式存在，其中吸附态瓦斯占比超80%，是井下瓦斯的主要来源。随着开采作业推进，煤层原始应力平衡被打破，围岩裂隙发育扩张，吸附态瓦斯逐步解吸转化为游离态瓦斯，涌入采掘工作面、巷道及采空区，造成井下瓦斯浓度升高。深部开采工况下，高地应力会压缩煤层孔隙结构，降低煤层透气性，导致瓦斯难以自然逸出与抽采排出，极易在局部区域积聚，形成瓦斯超限隐患。同时，断层、褶皱、陷落柱等复杂地质构造区域，瓦斯赋存相对集中，是瓦斯突出与超限事故的高发区域。

2.2 瓦斯灾害主要成因

矿山瓦斯灾害的发生是地质条件、技术应用、现场管理多重因素共同作用的结果。从自然因素来看，深部煤层瓦斯含量高、压力大、透气性差，地质构造复杂，瓦斯运移、积聚规律多变，自然防控难度极大。从技术因素来看，传统瓦斯抽采技术对低透气煤层适配性差，钻孔布置不合理、抽采参数不精准、增透措施不到位，导致瓦斯抽采不达标，残留瓦斯持续溢出积聚；通风系统布设不合理、风量调配不均衡，局部巷道、工作面通风死角无法有效驱散瓦斯。从管理因素来看，现场隐患排查不彻底、设备运维不到位、人员操作不规范、应急处置不及时，监测预警与现场治理衔接脱节，微小隐患持续累积最终引发重大瓦斯灾害事故。

三、矿山核心瓦斯治理技术及工程应用

3.1 矿井通风瓦斯稀释技术

通风稀释是矿山瓦斯治理最基础、最核心的前置技术，核心原理是通过构建稳定可靠的通风系统，持续向井下采掘区域输送新鲜风流，稀释、排出工作面及巷道内积聚的瓦斯，将井下瓦斯浓度稳定控制在安全阈值以内，杜绝瓦斯积聚超限。该技术适用于各类矿井，是瓦斯灾害防控的第一道防线。

3.2 煤层瓦斯预抽采技术

瓦斯抽采是高瓦斯矿井、突出矿井治理瓦斯的核心根本性技术，遵循“先抽后采、抽采达标”的治理原则，通过钻孔施工、负压抽采，提前抽采煤层内部赋存瓦斯，降低煤层瓦斯含量与瓦斯压力，从源头消除瓦斯突出与超限风险。目前矿山常用的抽采技术包含本煤层预抽、邻近层抽采、采空区抽采三类，形成立体化抽采治理体系。

3.3 煤层增透卸压治理技术

深部低透气煤层普遍存在抽采难度大、抽采效率低的问题，常规钻孔抽采难以达到治理标准，需配套应用煤层增透卸压技术，改善煤层裂隙结构，提升瓦斯渗透性与抽采效率。现阶段工程常用技术包含水力压裂、水力造穴、可控冲击波增透、深孔爆破卸压等工艺。

水力压裂与水力造穴技术通过高压水冲击煤层，拓展煤层原生裂隙、生成新裂隙网络，破除煤层致密结构，大幅提升煤层透气性，为瓦斯解吸、运移、抽采提供通道，有效提升单孔抽采量与抽采浓度。可控冲击波增透技术可精准作用于钻孔周边煤层，扩大有效增透半径，相较于传统工艺，钻孔工程量大幅减少，治理效率显著提升，适配复杂低透气煤层治理场景。卸压增透技术可有效解决深部煤层瓦斯抽采难、治理不彻底的痛点，实现瓦斯源头高效治理。

四、现阶段矿山瓦斯治理现存主要问题

4.1 技术应用适配性不足，抽采治理效率偏低

部分矿山存在治理技术套用固化、缺乏针对性的问题，未结合自身煤层透气性、瓦斯赋存条件、地质工况差异化制定治理方案，存在“一技通用”的粗放治理模式。针对深部低透气煤层，未配套增透卸压工艺，仅依靠常规钻孔抽采，导致瓦斯抽采浓度低、衰减快、达标周期长，残留瓦斯隐患突出。同时钻孔布设不合理、封孔质量不达标、抽采参数优化不足，普遍存在钻孔漏气、抽采负压不足、有效抽采半径重叠不足等问题，严重影响瓦斯整体治理效果。

4.2 通风与监测体系运维不完善

部分矿山通风系统优化滞后，随着采掘工作的推进，通风设施更新不及时，存在风流短路、通风盲区、风量分配不均等问题，局部区域瓦斯无法有效稀释排出。同时监测设备日常运维不到位，传感器漂移、损坏、校准不及时，存在数据失真、预警滞后、设备失灵等隐患，无法精准反馈井下瓦斯真实状态，导致微小隐患无法及时发现，埋下安全事故隐患。

4.3 现场管理制度不完善，管控执行力薄弱

瓦斯治理常态化管理制度不健全，部分矿山重生产、轻安全，瓦斯治理责任划分不清晰、考核机制不严格，治理工作流于形式。现场隐患排查缺乏系统性，多采用抽查模式，全覆盖排查、闭环整改机制缺失，瓦斯超限隐患、设备隐患、操作隐患无法彻底清零。同时施工流程管控不规范，钻孔施工、封孔、抽采、通风调控等工序缺乏标准化管控，人为操作偏差导致治理效果大打折扣。

五、结论

瓦斯灾害是制约矿山安全生产的核心重大灾害，深部开采工况下瓦斯赋存条件复杂、治理难度大幅提升，单一的技术治理或粗放式管理无法满足现代矿山安全开采需求。本文通过分析矿山瓦斯赋存特征与灾害成因，系统梳理通风稀释、瓦斯抽采、增透卸压、智能监测等核心治理技术的应用要点，明确当前瓦斯治理过程中技术适配不足、运维体系不完善、管理制度松散、人员能力薄弱等突出问题。

研究表明，矿山瓦斯治理需坚持“源头防控、技术赋能、精细管理、闭环落地”的核心思路，结合矿井实际工况差异化优化治理技术方案，构建立体化、智能化的技术治理体系，同时健全标准化管理制度、压实岗位责任、强化人员培训与应急建设，实现技术治理与制度管理深度融合。通过全方位、全流程的综合治理，可有效提升瓦斯抽采效率、杜绝瓦斯积聚超限、防范瓦斯灾害事故，全面提升矿山安全生产水平，为矿山安全、高效、可持续开采提供坚实保障。

参考文献

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