煤矿瓦斯治理要交给专业队

　　安徽淮南矿业集团出身“高富帅”：1903年建矿，解放前是全国五大煤矿之一；1960年产量达到1600万吨，大通煤矿成为全国煤矿的标杆；“文革”后赶上八大煤电基地建设，全国第一个300万吨、400万吨、500万吨的现代化煤矿都建在淮南。

　　淮南矿区煤炭资源丰富，埋藏深度2000米以浅的煤炭资源量约500亿吨，中国东部80%的煤炭资源在安徽，安徽80%的煤炭资源在淮南；矿区距离江浙沪直线距离均不超过500公里——资源和区位双重优势为淮南矿区的发展准备好了助推器。

　　二十世纪八十年代，著名数学家华罗庚教授率领一支由优选法和统筹法、煤炭、电力、铁路、航运、通信和能源领域的二十多位科技人员组成的考察组，三次赴淮南进行调查研究，对淮南煤炭资源开发进行了考察论证，并向国家建议将淮南建成“东方的鲁尔”的战略规划。

　　瓦斯成为“拦路虎”

　　淮南矿区位于安徽省北部的淮河两岸。其区域地质构造位置属华北板块南缘，东起我国东部的大型断层带——郯庐断裂带，西至阜阳断层，北接蚌埠隆起，南邻合肥坳陷。500亿吨煤炭资源挤在东西100公里、南北30公里的区域内，构造之复杂难以想象。原煤炭工业部专家组评价认为，淮南是我国煤矿瓦斯开采条件最复杂的矿区。

　　地质条件复杂是淮南矿区的先天缺陷，加之技术上未能取得突破，带来了源源不断的事故。1981年、1983年……一直到1997年，淮南矿区瓦斯事故频发，从最初的两年一次瓦斯爆炸到后来的一年两次，逢单年就瓦斯爆炸似乎成了淮南煤矿的“诅咒”。17年间，共发生了17起瓦斯爆炸事故，死亡383人，百万吨死亡率一度高达4.01，每生产100万吨煤要牺牲4条矿工的生命，是我国瓦斯事故“重灾区”。

　　原煤炭工业部为解决淮南瓦斯问题，投入了大量的人力物力，从美国引进地面煤层气技术，希望从地面打钻解决瓦斯问题，从澳大利亚引进大直径钻机从井下煤层抽采瓦斯，但均因为淮南煤层松软、透气性极低的特殊性而“水土不服”，试验未能取得成功。

　　“受瓦斯灾害的制约，建设“东方鲁尔”的宏伟计划沦为空谈，矿区几十年煤炭产量一直徘徊在1000万吨左右，资源和区位优势长期得不到发挥，企业生产经营十分困难，几乎到了破产的边缘。”时任淮南矿业集团（淮南矿务局）总工程师、现任煤矿瓦斯治理国家工程研究中心主任袁亮告诉《中国能源报》记者。

　　第一个“世界采矿大会突出贡献奖”

　　何以解忧，唯有技术。

　　“我大学学的是采矿工程专业，在煤矿一线干了八年的设计，我提出‘一切要回到采矿源头’，不能就瓦斯而治瓦斯，而是要用采矿的原理去解决瓦斯问题”。袁亮表示，“过去瓦斯治理是定性，是摸着石头过河，全凭经验，经常打几十个孔才能找到气，造成了巨大的人力、物力浪费，而且瓦斯问题根本解决不了”。

　　1996年，袁亮临危受命担任原淮南矿务局总工程师。在十几年研究工作的基础上，他系统性提出了卸压开采抽采瓦斯、煤与瓦斯共采的设想和技术路线。他认为突破传统理论的关键是研究增加煤层透气性、开采前把瓦斯抽出来的理论模型，煤体是原生裂隙体，在地应力作用下煤体裂隙处于压实状态，必须找出松动煤体、解除应力和增加透气性方法。他带领研究团队，开展了大量的现场观测和实验室研究，找到了瓦斯富集的“高位环形体。找到开采过程中的瓦斯富集区，施工瓦斯抽采钻孔就能做到有的放矢，现在直接两个孔下去，出来就是浓度高达80%至90%的瓦斯。由过去的定性到现在的定量，相当于发明了一个解决问题的定理和公式。2004年，又提出并开发成功无煤柱煤与瓦斯共采成套技术，被誉为我国煤炭行业原创性重大科技成果，称得上是煤矿科技的一次技术革命。

　　“瓦斯是害也是宝，抽采出的煤矿瓦斯被作为宝贵的资源加以充分利用。我们建成了世界第一座低浓度瓦斯发电站，突破了瓦斯利用浓度7～29%的禁区；建成了亚太地区第一座瓦斯发电热电冷联供示范工程，技术世界领先；研发成功低浓度煤矿瓦斯安全输送系统，实现浓度3%以下瓦斯的安全输送。”袁亮告诉记者，“这一整套瓦斯综合治理与利用项目，让我们荣获中国专利金奖和中国工业大奖等多个重大奖项。”

　　基础理论和关键技术的突破，成功解决了困扰淮南矿区多年的瓦斯治理难题。2009年，年仅49岁的袁亮当选为中国工程院能源与矿业工程学部院士。

　　《国际岩石力学与采矿科学》杂志是采矿领域权威刊物，袁亮及其团队的研究成果在该杂志发表后，得到了世界采矿大会主席杜宾斯基教授的高度关注。2011年，袁亮受邀参加了第22届世界采矿大会，并做了主旨报告。为了奖励他在煤矿瓦斯治理理论和工程方面的突出贡献，大会为袁亮颁发了“突出贡献奖”，这是第一次为中国学者颁发该奖项。

　　到全国煤矿当“医生”

　　消灭了瓦斯这只“拦路虎”，淮南矿区的资源优势得到了极大地发挥。矿区连续18年杜绝瓦斯事故，百万吨死亡率历史性地降到0.07以下，煤炭产量从长期的1000万吨跃升至7000多万吨，并率先建成了我国规划建设的十三个亿吨级煤电基地中的第一个煤电基地——两淮煤电基地，顺利实现了建设“东方鲁尔”的国家战略。

　　国家有关部委认为，淮南瓦斯治理具有典型性，淮南的成功经验可在全国煤矿推广。2005年12月，经国家发改委批准，由淮南矿业集团联合中国矿业大学组建煤矿瓦斯治理国家工程研究中心，这是我国第一个以煤矿瓦斯防治为主要研究内容的国家工程研究中心。

　　“我们现有四百人中，有三百人常年驻点在煤矿，为合作方开展瓦斯治理技术服务，目前，技术服务范围东起黑龙江龙煤集团，西到新疆自治区的新疆焦煤集团，黄河以北的主要产煤省区高瓦斯矿井基本上做到全覆盖。”袁亮自豪地说。

　　“煤矿为什么找我们？因为我们的技术管用，从打钻开始，何时打直井、水平井，哪里是富集区、哪里能采煤，全都一清二楚。合作的矿井自我们进驻后没有发生过瓦斯事故。”袁亮院士告诉记者，“不少煤矿企业的负责人对我说：‘自从你们的技术团队进来后，我们煤矿就安全了，我们现在也能睡着觉了。’” 

　　除驻点技术服务外，工程中心还实现多元化发展，开展了技术入股、煤矿托管、评估会诊、合作科研、技术培训、装备制造等多项业务。先后对山西、陕西、黑龙江、云南、贵州等煤炭企业100多对煤矿进行瓦斯治理评估会诊，受国家能源局委托，编制了全国煤矿瓦斯治理专家会诊指导纲要、会诊标准及方案，组织编制全国瓦斯治理示范矿井建设指南和验收标准，指导各示范矿井建设；先后与冀中能源集团、大同煤矿集团、山西焦煤集团、陕西煤业化工集团等煤炭企业开展合作科研项目30多项，累计科研经费6000多万元。2007年以来，累计举办各类全国性瓦斯治理技术培训班40多期，培训近10000人次，已成为全国煤矿瓦斯治理技术培训基地。

　　立足淮南 面向世界

　　“我们开发了国内外首台尺寸和压力最大的大型科学实验装置——深部围岩破裂机理及支护技术模拟实验系统装置，并首次通过模型实验证实分区破裂现象，澄清了理论界关于分区破裂化发生条件的争论；建成了国内外唯一的全封闭、真三维、大尺度煤与瓦斯突出大型科学实验装置和煤与瓦斯共采实验装置；行业内运算速度最快、软件最多、可视化、交互性最强的数值仿真实验系统。”袁亮介绍说。

　　得益于自身强大的科研实力，工程中心虽地处淮南，却有世界级的影响力。该中心不仅制定了煤矿瓦斯（煤层气）治理与利用领域11项行业标准，还承担国际标准化组织煤层气专业技术委员会（ISO/TC263）主席单位、我国能源行业煤矿瓦斯治理与利用专业技术委员会以及安徽省非常规天然气专业技术委员会工作，掌握了我国乃至世界煤矿瓦斯治理与利用领域标准制定的绝对话语权。

　　2013年11月，经国家发改委批准，在煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室、煤矿生态环境保护国家工程实验室三个平台的基础上，由淮南矿业集团组建的煤炭开采国家工程技术研究院正式挂牌成立。

　　展望未来，袁亮认为，“煤矿进入深部开采会不可避免地面临高瓦斯、高地压、高地温的“三高问题”，这将是深部煤炭资源安全开采的技术瓶颈，应尽早对此开展基础理论和关键技术研究，提前做好技术储备。”