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2010年11月18日，由中國工程院、國家能源局舉辦的首屆中國能源論壇明確提出：我國將“堅持以煤炭為主體、電力為中心、油氣和新能源全面發(fā)展的能源戰(zhàn)略”，2030～2050年煤炭年需求達(dá)35億噸，在能源結(jié)構(gòu)中的比例仍占50%。可見，在相當(dāng)長的時期內(nèi)，煤炭作為我國主導(dǎo)能源和基礎(chǔ)能源的地位無法替代。

然而，我國煤炭開采難度大，-1000米以下煤炭資源量占總資源量的53%，全國95%以上的煤礦為井工開采，瓦斯、水、火、地壓、地溫等自然災(zāi)害嚴(yán)重，特別是瓦斯問題尤為突出，國有重點煤礦70%以上是高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井，且大部分為低透氣性煤層。長期以來，我國在低透氣性煤層中開展的地面煤層氣開采一直未能取得突破，國家曾引進(jìn)美國技術(shù)在兩淮礦區(qū)實施數(shù)口地面鉆井開采煤層氣，試驗均告失敗。同時，在煤礦井下引進(jìn)德國、澳大利亞鉆機(jī)直接在煤層中抽采瓦斯的嘗試也沒有成功。上述研究至今仍未取得進(jìn)展，因此，自上世紀(jì)80年代以來，隨著煤礦開采深度增加，瓦斯災(zāi)害升級，此類煤礦瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出事故頻繁發(fā)生。

淮南礦區(qū)是瓦斯危害最典型的礦區(qū)之一，歷史上是全國煤礦瓦斯事故重災(zāi)區(qū)。近十多年來，我們針對低透氣性煤層瓦斯治理狀況，即地面煤層氣開采和地下直接抽采瓦斯均走不通的客觀事實，大膽從煤礦井下開采源頭來解決低透氣性高瓦斯煤層瓦斯治理難題，依靠井下采場卸壓開采來增加煤層透氣性，并抽采卸壓瓦斯的煤與瓦斯共采理論。解決了低透氣性煤層煤礦瓦斯治理這一世界性、歷史性的難題，杜絕了瓦斯爆炸事故，大大解放了礦區(qū)生產(chǎn)力。十多年淮南礦區(qū)及全國類似條件安全開采瓦斯治理實踐已證明，煤與瓦斯共采是實現(xiàn)煤炭科學(xué)開采的必由之路。

把“老虎”關(guān)進(jìn)籠子里

淮南礦區(qū)資源豐富，探明資源量500億噸，其中-1200米以淺國家批準(zhǔn)的總體資源量285億噸，煤層氣資源近7000億立方米，是我國東部和南部最大的一塊整裝煤田，占我國東部煤炭儲量的50%，占安徽省煤炭儲量的74%。

然而，淮南煤炭賦存條件差，為低透氣性煤層群開采條件，滲透率極低地質(zhì)條件極為復(fù)雜，煤層瓦斯含量高，每分鐘瓦斯涌出量達(dá)1100立方米，居全國前列，是我國開采難度最大的煤田之一，瓦斯事故多發(fā)。幾十年來，被瓦斯這只“猛虎”所束縛，礦區(qū)煤炭產(chǎn)量一直徘徊在1000萬噸左右，豐富的煤炭資源和良好的區(qū)位優(yōu)勢難以發(fā)揮。

眾所周知，低透氣性煤層瓦斯治理是世界性難題，傳統(tǒng)的治理辦法是“拼刺刀”，即直接在低透氣性高瓦斯、煤與瓦斯突出煤層進(jìn)行治理措施和采掘活動，對瓦斯是“堵”而不是“疏”。這個路子已經(jīng)證明是行不通的，大量瓦斯仍然存留在煤層之中，治理效果差。要想降伏瓦斯這只“攔路虎”，消除瓦斯威脅，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，就必須走出一條新路子。

1996年4月，通過大量試驗研究和理論論證，我提出了“卸壓開采煤與瓦斯共采”的技術(shù)原理：打破傳統(tǒng)自上而下的開采順序，首先開采瓦斯含量相對較低的薄煤層，造成上下巖層移動，膨脹卸壓，從而增加煤層透氣性，使得相鄰煤層的瓦斯被解析為游離瓦斯，再通過預(yù)先布置的巷道和鉆孔“抽采”到地面。這樣，實現(xiàn)了煤與瓦斯共采，煤層得以在低瓦斯?fàn)顟B(tài)下安全開采，抽采到地面的瓦斯通過地面永久抽采系統(tǒng)進(jìn)行綜合利用，實現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)。

這一理論提出之后，當(dāng)時在推廣實施的過程中卻遇到了很大的阻力，因為煤礦技術(shù)創(chuàng)新不像其他行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，如果失敗風(fēng)險很大，不但耗費人力、物力、財力，還極有可能威脅到安全生產(chǎn)。因此，需要大膽設(shè)想，小心求證。1996年10月，淮南煤礦舉行了“卸壓開采煤與瓦斯共采技術(shù)”專家論證會。當(dāng)與會人員聽懂這個方案后，一片嘩然，不約而同地提出了質(zhì)疑。有的人認(rèn)為這是異想天開，其中一位專家說：“對于卸壓開采，我們在50年代就已經(jīng)搞過，都沒有成功。”另外一位專家擔(dān)心：“卸壓瓦斯不進(jìn)入鉆孔，在巷道里四處亂竄，從而給安全造成巨大的威脅。”

淮南煤礦已經(jīng)別無選擇，我們還是決定開展實驗室研究和現(xiàn)場驗證試驗，并力推該項新技術(shù)，在新區(qū)的潘一礦和老區(qū)的新莊孜礦各選擇一個工作面進(jìn)行試驗。

1998年9月，令人驚喜的消息傳來。“卸壓開采抽采瓦斯煤與瓦斯共采技術(shù)”取得了巨大的成功，僅潘一礦一條巷道就抽出了1000多萬立方米的瓦斯，煤層透氣性增加了2880倍，低透氣性煤層卸壓增透后，煤層中60%以上瓦斯被抽采出來，瓦斯威脅得到了解除，實現(xiàn)了高瓦斯煤層在低瓦斯?fàn)顟B(tài)下的安全開采。

2000年之后，該技術(shù)逐步成熟并在淮南礦區(qū)全面鋪開，形成了井上下立體的卸壓開采抽采瓦斯、煤與瓦斯共采和先抽瓦斯后采煤的工程技術(shù)體系。瓦斯，這只昔日吞噬多少礦工生命的“老虎”終于被溫順地關(guān)進(jìn)了籠子里。

科學(xué)開采面臨的問題與思考

我國煤礦95%以上是井工開采，平均開采深度近500米，且每年以20～30米的速度增加，將有一批礦井陸續(xù)進(jìn)入深部開采。在我國煤炭資源儲量中，近一半埋深在-1000米以上。據(jù)最新一輪的全國煤田預(yù)測結(jié)果，我國-2000米以淺的煤炭資源總量為5.57萬億噸，其中埋深在-1000米以下的為2.95萬億噸,占煤炭資源總量的53%。隨著開采深度的增加，開采所遇到的難度并不是線性增加，而是幾何級增加，超過淺部開采的幾倍，甚至數(shù)十倍、上百倍，高瓦斯、高地溫、高地壓、高承壓水“四高”等急難技術(shù)問題日益突出，成為世界性難題。瓦斯壓力、含量快速升級，煤與瓦斯突出災(zāi)害日趨嚴(yán)重，瓦斯治理的難度越來越大；在高承壓水作用下，突水危險趨于嚴(yán)重；隨著開采深度的增加，熱害威脅增加；深部地應(yīng)力大，沖擊地壓現(xiàn)象急劇增加，破壞性很大；礦井生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大，開采強(qiáng)度增大，生產(chǎn)系統(tǒng)日趨復(fù)雜，危險性不斷增大，一旦發(fā)生事故，其災(zāi)難性、破壞性更大，且增大了事故應(yīng)急救援的難度。

應(yīng)清醒地看到，我國煤炭行業(yè)還存在著一系列管理上的嚴(yán)重問題。一是部分煤礦企業(yè)對瓦斯、水、火等井下災(zāi)害認(rèn)識不夠，管理標(biāo)準(zhǔn)低，在安全沒有保證的情況下盲目組織生產(chǎn)，為煤礦安全埋下重大隱患。二是技術(shù)落后、基礎(chǔ)薄弱。煤礦深部開采理論研究不夠，實時動態(tài)的災(zāi)害預(yù)防技術(shù)缺乏，煤礦開采設(shè)計、安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低，高瓦斯復(fù)雜地質(zhì)條件礦區(qū)采場內(nèi)構(gòu)造場、應(yīng)力場、裂隙場和瓦斯場不清楚，基礎(chǔ)研究嚴(yán)重不足，已經(jīng)在很多大事故中反映出來。三是安全投入存在歷史欠賬。由于過去煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)困難，安全投入不夠，裝備得不到及時更新，許多礦區(qū)仍然使用落后的裝備，達(dá)不到深部開采的安全標(biāo)準(zhǔn)。四是煤炭行業(yè)辦礦門檻低，煤礦員工隊伍整體素質(zhì)與高危行業(yè)的災(zāi)害威脅和嚴(yán)格的作業(yè)要求差距較大，相當(dāng)一批企業(yè)人才匱乏，煤炭行業(yè)高等教育距離培養(yǎng)高素質(zhì)人才的要求有較大差距。

今后相當(dāng)長的時期內(nèi)，煤炭作為我國主導(dǎo)和基礎(chǔ)能源的地位不會改變，煤礦實現(xiàn)科學(xué)產(chǎn)能是保障煤炭能源安全和煤炭工業(yè)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

建議國家和地方政府加大煤炭行業(yè)的科技攻關(guān)力度，開展煤礦瓦斯治理、水害防治、地壓治理、深井開采、生態(tài)環(huán)保等重大技術(shù)難題的攻關(guān)研究。尤其是煤與瓦斯共采技術(shù)與理論要在全國煤礦進(jìn)一步推廣，需要對不同礦區(qū)、不同煤層地質(zhì)條件等技術(shù)問題進(jìn)行深入研究，使煤與瓦斯共采技術(shù)能夠適用于我國各類條件的煤礦。

淮南礦區(qū)依靠技術(shù)創(chuàng)新嘗到了甜頭，但是煤炭深部開采的許多重大科學(xué)和技術(shù)難題沒有解決。因此，國家和地方政府要重點引導(dǎo)和支持創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，加快建立以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系。企業(yè)是技術(shù)創(chuàng)新的主體，煤炭行業(yè)面臨的技術(shù)難題在企業(yè)，企業(yè)要有解決安全發(fā)展急難課題的迫切需求與動力，要開創(chuàng)資金、人才等國家級研究平臺，組織科研院校和企業(yè)開展行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工作。特別提出，投入是煤炭實現(xiàn)安全高效開采和瓦斯治理的物質(zhì)基礎(chǔ)。沒有高投入，不發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力，就沒有瓦斯等重大事故的有效控制。高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井安全費用提取標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于50元/噸煤，其中瓦斯治理費用應(yīng)不低于35元/噸煤。煤炭行業(yè)科研和技術(shù)裝備投入應(yīng)不少于銷售收入的2%～3%，資金保障是提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力和裝備水平的關(guān)鍵。最后，建議國家和地方政府應(yīng)高度重視煤炭科學(xué)產(chǎn)能，加快實現(xiàn)煤炭科學(xué)開采。