华心祝教授：我国废弃/关闭煤矿瓦斯抽采现状及发展趋势
2025年07月15日 10:19 点击：[]
在“双碳”目标的驱动下，我国能源结构迎来高质量发展。截至目前，已累计淘汰落后煤炭产能10亿t，废弃/关闭煤矿数量快速增加，据研究预计到2030年，我国废弃/关闭矿井将达到1.5万处，其中赋存非常规天然气近5000亿m
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。为构建清洁低碳、安全高效的能源体系，加快发展新质生产力，亟需加大我国对废弃/关闭煤矿遗留瓦斯的抽采与开发力度。系统性地总结分析了我国现阶段废弃煤矿瓦斯地面抽采理论、技术及工艺设备的研究进展与存在问题，提出了未来研究的关键方向与潜在热点。首先，总结了废弃/关闭煤矿瓦斯赋存规律，归纳对比了遗留瓦斯资源量评估方法，分析了废弃煤矿地面抽采过程中瓦斯渗流及运移规律。其次，总结了2种常见的废弃/关闭煤矿瓦斯地面抽采技术，以及采用的钻井抽采工艺设备，对比分析了与生产矿井地面钻井瓦斯抽采工艺的异同。然后，从废弃/关闭煤矿瓦斯抽采理论、技术和工艺设备等方面分析了研究中存在的不足：① 瓦斯资源赋存空间和机理不明；② 瓦斯资源量评估不精准；③ 瓦斯次生运移及动态积聚规律不清；④ 瓦斯抽采渗流及运移规律研究不充分；⑤ 瓦斯抽采关键技术不成熟；⑥ 地面钻井工艺设备不全面；⑦ 瓦斯抽采系统不完善。最后，凝练提出了未来的研究方向：揭示不同影响因素下的遗留瓦斯资源赋存特征与运移机理，构建废弃煤矿瓦斯储量与资源精准预测理论模型，阐明遗留瓦斯次生运移聚集范围分布特征及演化过程，丰富完善地面抽采过程中遗留瓦斯渗流及运移规律研究理论，逐步优化废弃煤矿地面瓦斯抽采技术体系，系统升级废弃煤矿瓦斯地面钻井工艺设备，逐步实现废弃煤矿地面钻井工艺智能化，深入改进废弃煤矿地面瓦斯抽采工艺设备。废弃/关闭煤矿瓦斯资源的精准与安全开发研究，对于提升废弃/关闭煤矿安全水平、促进能源结构调整、保障国家能源安全和推动经济持续健康发展具有重大意义。
0 引言
1 废弃/关闭煤矿瓦斯抽采理论
1.1 瓦斯赋存与富集理论
1.1.1 瓦斯赋存规律
1.1.2 瓦斯富集评估
1.2 瓦斯抽采及运移理论
2 废弃/关闭煤矿瓦斯抽采技术及工艺设备
2.1 瓦斯抽采技术
2.1.1 地面直井瓦斯抽采
2.1.2 地面“L”型井瓦斯抽采
2.2 瓦斯抽采工艺设备
2.2.1 地面钻井工艺设备
2.2.2 地面瓦斯抽采工艺设备
3 研究存在问题及未来方向
3.1 我国废弃/关闭煤矿瓦斯抽采存在的问题
3.1.1 瓦斯抽采理论存在的问题
3.1.2 瓦斯抽采技术及工艺设备存在的问题
3.2 未来研究方向
4 结论
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华心祝，1964年9月生，博士，二级教授，博士生导师，曾任安徽理工大学能源与安全学院院长、科技处处长等职务，现任能源安全与清洁利用学部常务副主任，安徽理工大学校学术委员会副主任委员，荣获安徽省学术和技术带头人、第八届安徽青年科技奖和政府特殊津贴等荣誉称号。兼任安徽省煤炭工业协会副会长、深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室理事会秘书长、中国煤炭工业技术委员会专家委员、煤炭科学技术和采矿与安全工程学报等编委。
主持国家自然科学基金面上项目4项，参加国家级项目11项，主持其它纵向和企业委托项目100余项，获得省部级进步一等奖2项，二等奖9项，发表学术论文100余篇，出版专著2部。获省级教学成果特等奖2项、一等奖3项，二等奖5项；在沿空留巷理论与技术、复杂条件巷道围岩控制厚煤层安全高效绿色开采等方面研究取得了丰硕成果，为企业解决了大量技术难题，取得了显著技术经济效益，在国内外同行中占有重要地位。
自 20 世纪 90 年代初至今，一直从事沿空留巷理论与技术研究。提出了一种主动的巷旁加强支护方式——巷旁锚索加强支护，建立了考虑巷帮煤体承载作用和巷旁锚索加强作用的沿空留巷力学模型，创新性提出沿空留巷技术是一项系统工程。研究了二次沿空留巷不同阶段围岩位移及其应力演化特征，提出了二次沿空留巷围岩稳定控制原则及支护参数的设计方法。构建了沿空留巷不同阶段底鼓力学分析模型，获得沿空留巷底鼓动态演化机理，对沿空留巷底鼓进行主分类与次分类并提出防控对策。构建了不同阶段切顶卸压沿空留巷结构力学模型，提出了切顶卸压沿空留巷不同阶段围岩结构稳定协同控制原则，创新建立了“卸压为主、支护为辅”的协同控制体系，为科学设计沿空留巷切顶关键参数与不同阶段的支护参数提供了理论依据。
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