煤矿瓦斯、火灾与顶板重大灾害防治关键技术研究.doc

国家科技支撑计划项目可行性研究报告 项目名称 煤矿瓦斯、火灾与顶板重大灾害防治关键技术研究 项目编号 项目组织单位 国家安全生产监督管理总局 中华人民共和国科学技术部 二○○六年九月 项目信息表 项目编号 计划类别 科技支撑计划 项目名称 煤矿瓦斯、火灾与顶板重大灾害防治关键技术研究 项目类别 □重大项目 ■重点项目 项目密级 所属领域 □能源 □资源 □环境 □农业 □材料 □制造业 □交通运输 □信息产业与现代服务业 □人口与健康 □城镇化与城市发展 ■公共安全与其它社会事业 组 织 单 位 信 息 单位名称 国家安全生产监督管理总局 组织机构代码 所在地区 北京 单位性质 ■部门 □地方 □企业 □其它 通讯地址 北京市东城区和平里北街21号 邮政编码 联系电话 64463177 传真号码 64463177 电子信箱 联系人 姓 名 周北驹 性 别 男 职 务 处长 联系电话 64463177 电子信箱 参与组织单位 科技部项目主管司 社会发展科技司 项目起始时间 2006年10月 项目结束时间 2010年 实施年限 5年 经费预算 9600万元 申请支撑计划拨款 4600 万元 其它国家级拨款 万元 地方政府拨款 万元 贷款 万元 自有资金 万元 其它资金 5000万元 论证日期 2006年10月日 专家组长 落实纲要的任务 “公共安全”列为重点领域，“重大生产事故预警与救援”确立为优先主题，“矿井瓦斯、突水、动力性灾害预警与防控技术”明确为优先主题的重点研究内容。 与重大工程或重大 装备的结合情况 煤矿安全专项整治工程国务院第81次常务会议确定了7项煤矿瓦斯治理措施，发布了煤矿瓦斯治理与利用实施意见和煤矿瓦斯治理与利用总体方案；第116次常务会议再次明确了加强安全生产工作的12项治本之策；全国人大常委会提出了煤矿安全生产两个阶段性目标力争用两年左右的时间，瓦斯重特大事故大幅度下降；用三年左右的时间，解决小煤矿问题，年初国务院又进一步提出了具体的工作目标。国务院办公厅下发实施了安全生产“十一五”规划和关于加快煤层气抽采利用的若干意见，分别提出到2010年煤矿百万吨死亡率下降25以上和加大煤矿瓦斯（煤层气）抽采利用的科技攻关力度。项目将为实施以瓦斯治理为重点的“煤矿安全专项整治工程”提供技术支撑和保障。 创新类型 ■原始创新 ■集成创新 □引进消化吸收再创新 研究内容 （100字） 煤矿灾害预测及主要参数测定关键技术；煤矿重大灾害综合监测预警关键技术；煤与瓦斯突出探测及防治关键技术；低透气性煤层高效瓦斯抽放的关键技术与装备；瓦斯煤尘爆炸预防及继发性灾害防治关键技术；煤矿火灾综合防治关键技术；深部开采煤岩动力灾害多参量识别与解危关键技术及装备；煤矿安全管理关键技术标准研究；典型矿井重大灾害综合防范技术集成与示范。 考核目标及 技术经济指标 （100字） 以防治瓦斯、火灾及煤岩动力等灾害为重点，攻克煤矿安全生产与管理中的重大技术难题，为构建本质安全型矿井提供科学基础与技术支持，为实现煤矿安全生产两个阶段性目标，确保2010年比2005年全国煤矿百万吨死亡率下降25以上、一次死亡10人以上的特大事故起数下降20以上提供技术支撑，为到2010年底瓦斯抽放率达到50、矿井瓦斯抽放量达到50亿m3提供技术保障。构建三个技术平台，突破四类关键技术，研究一批技术标准，建立一批技术示范点。 产学研结合情况 （100字） 项目将整合全社会的优势科技资源，广泛吸纳行业内外的科研机构、高等院校及其它具有先进成果的有关单位，以产学研相结合的方式，集中优势力量进行瓦斯等重大灾害防治关键技术攻关。项目将择优选择具有典型性和代表性的矿区（矿井）开展技术集成与示范。 项目、人才、基地 统筹（100字） 将项目的人才培养、培训纳入项目和课题的考核目标，将新产品、新装备、新装置的产业化前景作为课题考核指标，将新技术、新工艺的科技成果转化和推广也作为课题的立项及验收的充要条件。以此形成我国煤矿安全技术研发、装备研制、生产试制及产业化建设等科技创新的良性循环，促进煤矿安全科技创新能力的全面提高。同时项目的研究完成将系缓解煤炭生产企业安全技术装备水平低、专业技术人才溃泛、安全管理落后等困难局面。 预期主要成果形式 ■专利 ■技术标准 ■新产品（或农业新品种） ■新工艺（或新方法、新模式） ■新装置 □新材料 ■计算机软件 ■论文论著 ■研究（咨询）报告 ■人才培养 ■基地建设 □其它 预期知识产权分析 （100字） 项目可能在地质构造超前探测技术、瓦斯监测预警、光学瓦斯检测技术、高压水射流钻头、松软突出煤层成孔护孔技术、矿用水炮灭火智能系统、采动应力动态监测系统、矿井电网综合保护技术、煤矿重大灾害灾区危险程度判识技术、井下灾变环境精确探查技术等方面申报专利30项。项目将发表论文100篇以上，形成研究报告20份以上，出版专著及文献汇编5本以上。其中自主原始创新性成果30项，集成创新性成果20，借鉴国外先进成果进行再创新成果5项。 预期取得的 技术标准分析 （100字） 预计项目共研究制修订煤矿瓦斯、火灾和煤岩动力灾害的防治中关键性的技术标准20项以上，制定煤矿安全管理及煤矿灾害防治急需的技术规范15项以上。 预期成果的作用 ■形成自主研发能力 ■规模生产 ■试点示范 ■推广应用 ■突破关键技术 □其它 拟分解的课题及其承担单位选择方式 项目共设置9个课题，课题采用择优选择的方式确定承担单位。 专家论证意见 编 写 说 明 1．本研究报告由项目组织单位组织编写。 2．编写要求 （1）总体目标完整、集中、明确、可考核，要充分考虑经济、技术等方面的可行性； （2）研究任务和内容重点突出，课题设置合理，各课题之间关联度高； （3）技术路线清晰、技术关键点与创新点明确； （4）配套条件落实，明确与重大工程、基地建设及相关计划的衔接、配套； （5）管理措施具体，项目的管理方式及招投标等符合项目的特点； （6）经费预算根据充分，支出合理符合有关规定，配套经费落实； （7）相关证明文件等附件齐全。 3．报告涉及到外文缩写要注明全称。 4．本报告文本采用A4幅面纸，4号宋体字打印，标题用4号黑体字打印，一式十五份，由项目组织单位盖章后报科技部，同时报送电子版本。 1 目 录 一、项目摘要1 1．项目的意义1 2．项目目标2 3．主要任务3 4．项目经费及周期4 5．项目组织与管理4 二、项目的意义和必要性4 1．项目的必要性4 2．项目市场需求分析8 3．国内外技术现状与发展趋势9 三、国内现有工作基础19 四、项目总体目标，实施年限，年度计划安排与阶段目标，具体考核指标23 1．总体目标23 2．年度计划、阶段目标25 五、项目的研究内容，课题设置方案及承担单位选择方式26 1．课题设置方案26 2．项目研究内容26 六、项目共性技术、关键技术、公益技术分析，技术难点和创新点，技术路线30 1．共性技术和关键技术30 2．技术难点和创新点32 3．技术、工艺路线33 七、知识产权和技术标准现状和预期分析36 1．知识产权分析36 2．技术标准分析37 八、项目总投资预算，资金筹措方案，配套资金落实措施。38 九、项目预期成果的经济、社会、环境效益，与国内外同类产品或技术的竞争分析，成果应用和产业化前景39 1．技术、经济、社会效益分析39 2．推广应用与产业化前景41 十、管理机制41 1．项目的组织管理措施41 2．企业参与程度、产学研联合机制42 3．项目、人才、基地统筹计划42 4．支撑和配套条件落实情况43 十一、项目的风险43 十二、其它需要说明的事项44 十三、有关附件45 一、项目摘要 1．项目的意义 煤炭是我国的基础能源，也是国家能源安全的基石。煤炭工业是关系国家经济命脉的重要基础产业，国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见中进一步强调了煤炭工业在国民经济中的重要战略地位。2005年，煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别占76.0和68.9。“十五”期间，我国煤炭产量由2000年的12.99亿吨增加到2005年的21.9亿吨，年均增加1.78亿吨。煤炭工业的可持续发展必须以保障煤矿安全生产为前提，国民经济发展对煤炭能源需求量的高速增长，增大了煤矿安全生产的压力。 我国煤矿地质条件复杂，是世界上灾害严重、事故多的国家。我国大陆由众多小型地块多幕次汇聚形成，煤田的地质构造复杂。我国煤矿井工矿产量占95以上。煤矿平均采深422米，且每年增加10～20米，随采深的增加生产条件不断恶化，事故隐患更加严重。煤矿井下巷道呈管网式空间布置，且多种致灾因子共存，容易引发重大灾害和继发性灾害，这些特点决定了煤矿灾害预防与控制的复杂性和艰巨性。目前，我国煤矿重特大事故时有发生，事故总数仍然偏高。我国煤矿事故死亡人数是世界其他采煤国家死亡总数的4倍。“十五”期间，全国各类煤矿事故共死亡32156人，平均百万吨死亡率为3.88。每年全国煤矿发生的重特大事故起数仍在300起左右，尤其是一次死亡百人以上特别重大事故发生频率呈现加快态势。过去25年间共发生11起，发生间隔从最初的10年、5年一起，到2005年的1年四起。煤矿严峻的安全生产形势造成了大量人员伤亡、重大财产损失和严重的社会影响，也引起了国际社会的广泛关注。 预防控制煤矿重特大事故已成为国家和政府急需解决的重大问题。党中央、国务院历来高度重视煤矿安全生产工作。胡锦涛总书记在中共中央政治局第30次集体学习时强调我国是社会主义国家，我们的发展不能以牺牲精神文明为代价，不能以牺牲生态环境为代价，更不能以牺牲人的生命为代价。温家宝总理也指出搞好安全生产是全面落实科学发展观的必须要求；是建设和谐社会的迫切需要；是各级政府的重要职责。国家“十一五”发展规划中已将煤矿百万吨死亡率等列入国家统计指标体系和国民经济考核目标体系。2005年国务院先后召开了6次常务会议研究安全生产工作，出台了国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定等多项文件，加强煤矿安全生产工作。遏制和减少煤矿重特大事故的发生是国家和政府急需解决的重大问题。 开展煤矿安全科技攻关是实施国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）的要求。在纲要中已将“公共安全”列为重点领域，“重大生产事故预警与救援”已确立为优先主题，“矿井瓦斯、突水、动力性灾害预警与防控技术”已明确为优先主题的重点研究内容。 开展煤矿安全科技攻关是实施“煤矿安全专项整治”工程的需要。党的十六届五中全会强调“坚持节约发展、清洁发展、安全发展，实现可持续发展”。在国务院第81次常务会议上，确定了7项煤矿瓦斯治理措施，成立了煤矿瓦斯防治部际协调领导小组，发布了煤矿瓦斯治理与利用实施意见，制定并实施了煤矿瓦斯治理与利用总体方案。2005年全国人大常委会对安全生产法执法检查中提出了煤矿安全生产两个阶段性目标力争用两年左右的时间，瓦斯重特大事故大幅度下降；用三年左右的时间，解决小煤矿问题。本项目研究将为实施以瓦斯治理为重点的煤矿安全专项整治工程提供技术支撑和保障。 2．项目目标 总体目标以防治瓦斯、火灾及煤岩动力等灾害为重点，攻克煤矿安全生产与管理中的重大技术难题，为构建本质安全型矿井提供科学基础与技术支持，为实现煤矿安全生产两个阶段性目标，确保2010年比2005年全国煤矿百万吨死亡率下降25以上、一次死亡10人以上的特大事故起数下降20以上提供技术支撑，为到2010年底瓦斯抽放率达到50、矿井瓦斯抽放量达到50亿m3提供技术保障。 考核目标构建矿井灾害事故预警和煤矿重大灾害防治二个技术平台；突破瓦斯灾害防治、矿井火灾防治、煤岩动力灾害防治等三类关键技术；研究形成一批瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、矿井内外因火灾及冲击地压等重大灾害防治的技术标准和管理规范；建立煤与瓦斯突出防治、瓦斯抽放、矿井火灾防治、冲击地压及顶板防治等技术示范工程。 3．主要任务 为达到上述目标，通过自主创新，集成创新，突破瓦斯、煤岩动力灾害及矿井火灾等煤矿主要灾害的预测、监测、预警和防治，重大事故应急救援等方面的关键技术，研制一批适应煤矿动力灾害防治重大装备，建立主要灾害的技术示范工程，研究和制修订一批技术标准与管理规范。项目共设置9个课题开展联合攻关研究 （1）煤矿灾害预测及主要参数测定关键技术 （2）煤矿重大灾害综合监测预警关键技术 （3）煤与瓦斯突出探测及防治关键技术 （4）低透气性煤层高效瓦斯抽放的关键技术与装备 （5）瓦斯煤尘爆炸预防及继发性灾害防治关键技术 （6）煤矿火灾综合防治关键技术 （7）深部开采煤岩动力灾害多参量识别与解危关键技术及装备 （8）煤矿安全管理关键技术标准研究 （9）典型矿井重大灾害综合防范技术集成与示范 4．项目经费及周期 项目预算总经费9600万元，其中申请国拨4600万元，企业配套及自筹5000万元。项目研究周期3年，2006年～2009年。 5．项目组织与管理 项目将由国家安全生产监督管理总局作为项目的组织和管理单位；成立项目领导小组和科技攻关专家组；将组织跨部门、多学科、多领域的联合科技攻关，采用择优委托的方式确定项目与课题的承担单位以及技术示范点（企业）。项目及课题承担单位的选择既坚持择优原则，又充分考虑技术体系的配套性及成果的继承性；既重视承担单位科研能力，又考察承担单位的实施条件和科研积极性。 二、项目的意义和必要性 1．项目的必要性 （1）煤矿安全是党和国家急需解决的重大问题 煤矿安全是全国安全生产工作的重中之重。党中央、国务院历来高度重视煤矿安全生产工作。中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议第一次确立了“安全发展”的指导原则，强调要坚持节约发展、清洁发展、安全发展，实现可持续发展。胡锦涛总书记指出“把安全发展作为一个重要理念纳入社会主义现代化建设的总体战略，是我们党对科学发展观认识的深化。” 3月下旬，中共中央政治局第30次集体学习会上，胡锦涛总书记发表重要讲话，全面系统、深刻精辟地阐述了安全生产工作的重要意义、方针原则和对策措施，对推动全国安全生产、实现“安全发展”有着重要现实意义和长远战略意义，他强调，我们的发展不能以牺牲精神文明为代价，不能以牺牲生态环境为代价，更不能以牺牲人的生命为代价。温家宝总理3月5日在十届全国人大三次会议所作的政府工作报告中指出，“当前，要把煤矿安全作为突出任务，完善煤矿安全监管体制和机制，加大对煤矿安全设施的投入，提高安全生产技术水平”。近来温家宝总理、黄菊、曾培炎副总理、华建敏国务委员等，先后对煤矿安全生产工作做了一系列的指示。温家宝总理强调指出安全生产责任重于泰山。搞好安全生产是全面落实科学发展观的必须要求；是建设和谐社会的迫切需要；是各级政府的重在职责。经济发展必须建立在安全生产基础上，绝不能以损害人民群众利益甚至牺牲职工生命为代价。国务院多次召开会议研究部署安全生产工作，制定了一系列政策措施。仅2005年国务院先后召开了6次常务会议研究安全生产工作，出台了国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定等多项文件，加强煤矿安全生产工作。最近国务院办公厅下了安全生产“十一五”规划，对“十一五”安全生产目标进行了细化和分解，其中煤矿百万吨死亡率下降25以上。因此，遏制煤矿重特大事故的发生，根本改善煤矿安全生产形势，是我国安全生产工作的核心任务，已成为国家和政府急需解决的重大问题。 瓦斯治理是全国煤矿安全整治工程的重点和难点，瓦斯灾害的预防和控制是根本改善煤矿安全生产形势的“重头戏”，全国安全生产的工作的重点在煤矿，煤矿安全生产工作的重点在瓦斯。瓦斯事故是煤矿安全的“第一杀手”， 2005年，事故起数占总起数的12.52，死亡人数占总人数的36 .56 ，平均每起事故造成5.24人死亡；瓦斯事故的危害性最大，特大事故、特别重大事故主要是瓦斯事故。2001年到2004年，一次死亡10人以上特大事故中瓦斯事故占80，一次死亡30人以上特别重大事故中，瓦斯事故占83。建国以来全国煤矿共发生死亡百人以上事故22起，其中瓦斯煤尘事故20起，事故起数和死亡人数分别占91和94。为此，国务院第81次常委会制定了瓦斯集中整治的七项措施，第116次常委会再次明确了加强安全生产工作的12项治本之策。为此，全国开展了以贯彻落实党中央、国务院关于安全生产工作的一系列决策和部署，落实安全生产控制指标，强化煤矿安全生产专项督查与专项整治，开展煤矿整顿关闭和瓦斯防治工作。 （2）开展以瓦斯为重点的煤矿安全科技攻关研究，是实施国家中长期科学和技术发展规划纲要的必然要求 无论是煤炭工业可持续发展，还是全社会的安全生产，乃至整个公共安全，煤矿安全都是重中之重。煤矿安全属于重要的社会公益性事业，解决煤矿安全生产中重大关键性、共性技术难题对保障国民经济和社会发展，保障安全生产，保障安全发展具有重大战略意义。在国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）中，首次将“公共安全”列为重点领域，“重大生产事故预警与救援”确立为优先主题，“矿井瓦斯、突水、动力性灾害预警与防控技术”明确为优先主题的重点研究内容。另外在规划纲要中，将“大型油气田及煤层气开发”也已列为16项重大专项之一。在中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要第十二章提出了“加强煤矿瓦斯综合治理，加快煤层气开发利用”。因此，在当前的形势下，煤矿安全和重大灾害综合治理的科技工作将按照“自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”的科技发展方针，既要为煤矿的瓦斯治理和以瓦斯为重点的煤矿灾害防治提供技术支撑，也要通过技术创新促进全国煤矿安全生产形势的根本好转。 （3）开展煤矿瓦斯等重大灾害治理关键技术的攻关研究，将为实施“煤矿安全专项整治工程”提供技术支撑，为国家煤矿安全的管理与监察提供技术支持 国务院第81次常务会议确定了7项煤矿瓦斯治理措施，成立了煤矿瓦斯防治部际协调领导小组，发布了煤矿瓦斯治理与利用实施意见，制定并实施了煤矿瓦斯治理与利用总体方案。第116次常务会议再次明确了加强安全生产工作的12项治本之策。2005年全国人大常委会对安全生产法执法检查中提出了煤矿安全生产两个阶段性目标力争用两年左右的时间，瓦斯重特大事故大幅度下降；用三年左右的时间，解决小煤矿问题。年初国务院进一步提出了具体的工作目标。日前国务院办公厅下发了安全生产“十一五”规划，提出了到2010年煤矿百万吨死亡率下降25以上，由2005年的2.81下降到2010年的2.11。2006年6月，国务院办公厅已经下发了关于加快煤层气抽采利用的若干意见，提出要加大煤矿瓦斯（煤层气）抽采利用的科技攻关力度。因此，全面实施 “煤矿安全专项整治工程”需要有先进的科学技术为支撑，需要解决煤矿瓦斯治理的重大关键性共性技术难题，如落实“先抽后采”的瓦斯治理方针，需要研究确定相关的抽放指标，需要攻关解决松软突出煤层的抽放的技术难题等等。本项目研究将为实施以瓦斯治理为重点的“煤矿安全专项整治工程”提供技术支撑和保障。 党中央、国务院、各地区、各部门都将煤矿安全工作作为一项重要工作来开展。国家安全生产监督管理总局是国务院主管安全生产综合监督管理的直属机构，也是国务院安全生产委员会的办事机构，具有研究提出安全生产重大方针政策和重要措施的建议；参与研究有关部门在产业政策、资金投入、科技发展等工作中涉及安全生产的相关工作；组织协调特别重大事故应急救援工作；综合监督管理全国安全生产工作；制定全国安全生产发展规划；定期分析和预测全国安全生产形势，研究、协调和解决安全生产中的重大问题。依法组织、协调特大和特别重大事故的调查处理工作，并监督事故查处的落实情况；组织、指挥和协调安全生产应急救援工作等科技性的职责。瓦斯灾害治理与煤层气开发作为煤矿安全生产工作的重中之重，国家安全生产监督管理总局配合国务院科技主管部门，组织支撑计划的科技攻关，是解决煤矿瓦斯灾害治理的难题的必然手段。因此，项目与国家安全生产监督管理总局的迫切需求紧密结合，项目直接为国家煤矿安全监管与监察提供技术支撑与保障。 （4）开展煤矿瓦斯等重大灾害治理关键技术的科技攻关，是针对我国煤矿复杂自然条件下防治煤矿重特大事故的必然要求 由于我国大地构造的特殊性和煤层成煤条件的复杂性，尤其是后期经历的地质构造作用程度不一样，使得我国煤矿的自然条件复杂多变，致灾因素多，容易发生重特大灾害事故，也使煤矿安全，特别是煤矿主要灾害的防治技术面临巨大的挑战。随着开采深度的延深、开采强度的加大，地应力、瓦斯压力越来越高，自然灾害的威胁逐步加重，治理的难度越来越大。这决定了煤矿安全科技研究具有涉及领域宽、实时性要求高、工艺性强等特点，使得煤矿安全技术研究难度大。以瓦斯抽放为例，我国煤层渗透率较低，平均只有0.002～16.17mD。其中渗透率小于0.1mD的占35，0.1～1.0mD占37,大于1.0mD的占28，大于10mD的极少。从美国地面钻井开发煤层气的选区标准通常要求渗透率不低于10md，而我国煤层渗透率普遍都达不到这个标准。因此，我国渗透性普遍性较差的矿井要强制推行地面抽采，难度非常大；即使进行地面瓦斯抽采，其效果也是微乎其微的。有研究表明，全国70的煤田不适宜地面大规模煤层气开发，而应结合井下采矿工程进度，采取井下抽放和地面采动区开发。因此，针对我国煤矿瓦斯治理难度大，实施“先抽后采”瓦斯治理方针技术性强的现实情况，开展以瓦斯为重点的科技攻关是必要的、紧迫的。因此，针对我国的特殊条件，只有加强科技攻关，探索不同地质条件的煤矿灾害客观规律，攻关瓦斯等重大灾害的防治关键技术难题，才能为煤矿安全生产提供科技支撑，才能引领全国煤矿安全生产形势的根本好转。 2．项目市场需求分析 项目直接来源于煤矿安全生产的重大科技需求，直接服务于煤矿安全生产，满足煤炭工业和煤矿安全的市场需求。煤矿安全是全国安全生产工作的重中之重，煤矿安全形势的好转直接关系到安全生产形势的好转。面对当前我国严峻的煤矿安全生产形势，煤矿安全生产工作是一项重要的社会公益性事业，已经成为国家层面上急需解决的重大问题。依靠科技进步，提高煤矿安全技术装备水平，减少和控制煤矿重特大灾害事故的频繁发生是安全生产工作的当务之急。在工业生产中，煤矿业是灾害类型多、危险源最多、安全隐患最严重的领域。据不完全统计，全国仍有各类煤矿2万余家。煤矿灾害的发生往往具有潜在性、突发性特点，并极具破坏性和灾难性，煤矿瓦斯、火、粉尘、深部开采动力灾害一直是煤矿灾害治理重点和难点。项目针对煤矿安全生产中瓦斯等重大灾害预监测预报、预警防治、重大灾害事故的抢险救灾、灾害管理中的重大关键性技术难题和重大装备开展攻关研究，形成我国煤矿安全的技术支撑体系。项目来源于生产实际，来源于提高煤矿安全保障程度的重大科技需求，因此项目立项具有重大的市场需求，预期成果具有广阔的市场前景。 3．国内外技术现状与发展趋势 （1）在矿井瓦斯涌出量预测方面，进行瓦斯涌出量预测煤矿新井或生产矿井新水平通风设计、瓦斯抽放工程设计、瓦斯防治工作不可缺少的重要环节，在较大程度上影响着煤矿生产过程中的安全可靠性。国外各主要采煤国家都投入大量的人力、财力进行技术攻关，研究建立了瓦斯涌出动态预测方法，取得了许多可供我们参考与借鉴的经验和研究成果。俄罗斯是世界上最早系统研究矿井瓦斯涌出预测技术的国家，八十年代初研究建立了矿井瓦斯涌出量预测方法，并在九十年代初制定针对不同类型矿井及煤层赋存与生产条件的瓦斯涌出量预测规范，以法规形式规定煤层在开采时必须进行瓦斯预测工作。俄罗斯在预测瓦斯时，不但预测煤层瓦斯含量、涌出量，而且还预测煤层瓦斯分区分带特性，并且对矿井中长期瓦斯涌出态势及防治对策作出评价。九十年代中期，英国、南非等国基于采掘工作面瓦斯的非稳定涌出特性，研究提出了矿井瓦斯动态预测技术；德国提出了采掘工作面时空序列瓦斯动态预测法；美国开发了基于地理信息系统（GIS）的瓦斯涌出预测多媒体系统，实现了瓦斯预测可视化与图形图像化。这些预测方法可以根据开采条件和赋存条件的变化超前准确预测采掘工作面瓦斯涌出变化动态值，并可根据预测结果随时调整工作面的风量并采取合理处理瓦斯技术措施，取得了良好的应用效果。我国从“七五”开始着手研究矿井瓦斯涌出量预测技术，十几年来，先后建立了煤层瓦斯吸附量测定方法和装置，地勘时期煤层瓦斯含量测定方法、矿井瓦斯涌出量分源预测法，研制了地勘瓦斯含量测定仪、GWRVK-1型自动化瓦斯解吸仪、地勘煤芯采集器，研究建立了煤层瓦斯基本参数数据库、微机绘制瓦斯地质图件和煤矿瓦斯综合评价系统，使我国煤矿瓦斯预测技术及配套装备有了长足的进步。 （2）在瓦斯灾害预测预报方面，对瓦斯、煤尘单存状态的爆炸机理进行了研究，并研究开发了隔绝瓦斯煤尘爆炸传播的技术和装置，全面推广应用了钻孔法预测采掘工作面前方煤与瓦斯突出危险性技术、瓦斯地质统计法预测煤与瓦斯突出危险区域技术，对电磁辐射、AE声发射等非接触式采掘工作面前方煤与瓦斯突出危险性预测技术以及无线电透视法预测煤与瓦斯突出危险区域等技术也进行了初步研究，矿井安全检测仪表和监测系统已得到普遍推广应用。但非接触式采掘工作面前方煤与瓦斯突出危险性连续实时监测技术、电磁波透视与反射法结合瓦斯地质统计法预测煤与瓦斯突出危险区域技术、煤层瓦斯压力和含量分布规律、瓦斯涌出趋势预测技术等仍需进行研究完善，对相关的检测仪表、传感器和实时监测控制等装备进行改进提高，使之达到实用化程度。 （3）在预防瓦斯灾害措施方面，抽放瓦斯和加强通风是两大技术主题。我国煤矿瓦斯抽放技术水平与世界主要采煤国家接近，2003年瓦斯抽放量15.36亿m3。虽已位居世界前列，但矿井瓦斯抽放率与国外先进国家相比还偏低，其主要原因是我国煤层赋存条件的特殊性，使得大量单一低透气性松软煤层的瓦斯抽放效果较差。抽放这类煤层的瓦斯是世界性的难题。国外一些抽放瓦斯技术较为先进的国家都先后开展过长钻孔抽放瓦斯的试验。英国起步较早，从五十年代后期即开始研制打水平长钻孔所用的设备及钻具，并打出了137m长的煤层水平钻孔，但仅研究分析了影响钻孔轨迹的某些因素，如钻头在钻进时升高与降低的过程； 七十年代的研究结果仍未得出诸如钻机功率、推力、转速及钻具组合形式等因素对钻孔轨迹影响的可靠数据和结论。前苏联曾利用长钻孔抽放采空区的瓦斯，由回风巷向煤层顶板掘上山斜巷，待到达一定层位后，在斜巷末端平行煤层迎工作面推进方向打钻孔，孔径为φ90～100mm，钻孔最长达150m。德国曾在鲁尔矿区布鲁门塔尔矿一个仅厚0.75m的薄煤层中， 采用三翼导向钻头与合理的钻进参数，打了4个孔长在200m以上的水平钻孔。日本亦曾在太平洋矿迎工作面推进方向打了3个1000m长的钻孔抽放邻近层的瓦斯，单孔抽出量0.034～0.05m3/s，抽出瓦斯浓度均在40以上。美国于七十年代初开始在井下大规模利用煤层水平长钻孔抽放瓦斯，如美国矿业局在西弗吉尼亚州北部的匹兹堡煤层打了7个长度为152～259m的水平钻孔，平均单孔流量为0.024m3/s，5年多的时间共抽出 25.9Mm3的瓦斯；1973年又打了5个水平长钻孔，最长的钻孔达700m以上，并已抽出24.4Mm3的瓦斯；随着配备迪纳钻具或耐维钻具的孔底动力马达钻机的使用及定向钻进监视器（DDM）的研制成功，使美国在这方面的技术水平跃居世界领先地位，据有关文献报导，现已打出了长达1432.56m的特长钻孔。美国利用水平长钻孔已抽出了大量的煤层瓦斯，在降低回采工作面的瓦斯涌出，保证工作面安全生产上，效果极为显著，如在费尔维地区，采用长钻孔预抽瓦斯后，工作面回采时瓦斯涌出降低了70以上。美国矿业局在总结了多年的研究成果后指出开采前打水平长钻孔预抽煤层瓦斯是最有发展前途的一种抽放瓦斯方法，但其效果和大规模的推广应用则取决于除煤层透气性等自身因素外，尚包括打水平长钻孔所需钻机的能力和确定合理的打钻参数及精确的定向技术（钻孔测斜与纠斜）等因素。我国在“八五”、“九五”科技攻关中，曾在铁法矿务局、阳泉矿务局等矿试验成功了顶板岩石水平长钻孔钻孔最大深度达到865m抽放上邻近层及采空区瓦斯，取得了显著的效果。“八五”、“九五”及“十五”国家科技攻关期间，在潞安矿务局、鹤岗矿务局、芙蓉矿务局、淮南矿务局试验成功了了顺煤层定向长钻孔抽放瓦斯工艺及技术。但我国在长钻孔定向钻进工艺方面尚无成熟的经验，也没有与之配套的定向钻头和组合钻具，由于打钻技术和定向措施没有保障，钻孔长度都不长，而且在煤层孔中钻头经常钻入顶板或底板，成孔率不高，特别是在高瓦斯松软突出煤层中的钻孔技术尚未取得突破，成为治理瓦斯的技术难题，这严重影响了定向长钻孔抽放瓦斯技术在我国煤矿井下的推广和普及，急需进行技术完善提高。 （4）瓦斯抽放钻进技术方面，国外煤矿坑道钻探技术从上个世纪70年代开始以井下近水平定向钻进技术为中心不断发展完善。其关键技术是对近水平钻孔方向的控制。获得广泛应用的方法主要有稳定组合钻具和配造斜件的孔底马达两种,与之配套的是近水平钻孔测斜技术和深孔钻探机具的研制与开发。 采用稳定组合钻具控制钻孔方向的方法发端于美国，但在煤矿井下应用效果最好的是德国。1980年在鲁尔矿区的煤矿井下完成了1770.3m的地质勘探孔。从上个世纪80年代开始，孔底马达逐渐取代了稳定组合钻具成为控制近水平钻孔方向的主要方法，但稳定组合钻具并没有被废弃。1999年德国Wirth公司用稳定组合钻具在一个钾盐矿完成了2223m的地质勘探孔，是目前世界范围内最深的井下近水平定向钻孔。用孔底马达的方法是英国从1979年着手开发的。在1984年使用该方法钻进的最深沿煤层定向孔为635m。现在这种钻进方法已成为施工大长（深）度的瓦斯抽放孔和地质勘探孔的主要方法。钻孔长度一般在700m左右。最大钻孔长度的记录不断刷新，至2002年已达到1761m。每百米孔深最大偏差为0.5～1m。在这方面成绩最显著的是澳大利亚万德WADAM工业有限公司。该公司是一个在煤矿井下实施定向钻进的专业化公司。生产VLD（VALLEY LONGWALL DRILLING）系列坑道钻机、DDM MECCA随钻测量系统、特制钻杆、钻头、孔底马达和钻探附件。其中VLD系列坑道定向钻机有11种型号，最大钻进能力可达到2000m。DDM MECCA随钻测量系统有12种规格，能确保钻孔精度在0.5/100m以内钻进。孔底马达的弯接头为1～1.25，钻头直径从φ89mm～φ96mmm，寿命可达2万小时以上。该公司保持着定向钻进624m/班的世界记录，平均进尺100～120m/班。对于比较浅的较大直径钻孔，根据需要该公司首先施工φ96mm的定向钻孔，再通过多次扩孔（φ130mm，φ170mm，φ200mm）把钻孔扩到设计孔径。 日本利根公司用于坑道水平钻进的钻机主要是TOP系列，深度从100～1500m。拥有的双管跟管水平钻进技术和激光测斜仪是当今世界先进的技术和仪器。该公司1980～1981年在青函隧道施工时采用稳定组合钻具控制钻孔方向，完成了一个直径82mm、深2150m的水平定向勘探孔。美国REI Drilling公司是一个专门生产煤矿井下近水平定向钻机、钻具和配套用仪器的公司。新近研究开发了一种先进的水力破碎岩石的设备及钻进工艺，在美国肯塔基州某矿煤层顶板中钻进近水平定向瓦斯抽放孔，取得较好的效果。另外还开发了雷达测量和绘图系统，通过在未开采工作面沿煤层施工定向钻孔，测量和绘制出工作面前方的煤层结构。 从国外进口钻机在国内开始取得成功应用始于2003年，山西晋城亚美大宁公司从澳大利亚引进一套千米钻机，用于瓦斯抽放和探测煤层顶底板，于2003年4月完成千米定向瓦斯抽放钻孔一个，主孔深度达到1002m，钻孔直径94mm，这是目前国内唯一深度超过千米的煤矿井下近水平瓦斯抽放孔。国内从上世纪80年代后期以螺杆马达为孔底动力的钻进方法在煤矿井下进行定向钻进技术的研究，在90年代中期已达到精确定向300m左右的水平，对近水平分支孔钻进技术的研究也摸索出一些经验，奠定了一定的研究基础。但是由于国产孔底马达受材料、制造技术等因素制约，可靠性较差、寿命短，不便于推广，导致国内对这项技术研究并没有继续深入下去。由于国内的技术现状，加之引进国外钻机应用效果不佳，我国的深孔钻机主要沿着孔口回转钻进、稳定组合钻具定向和分段测斜的方式发展。国内设备采用孔口回转钻进工艺，配套使用稳定组合钻具定向技术可以说它是一种粗放定向，仅在水平钻孔的上下方向可进行有效地控制。2002年又研制成功钻进能力为800～1000m的ZDY10000S（MK-7）型煤矿用全液压钻机和Φ89高强度摩擦焊接钻杆，当年12月在铜川矿务局陈家山煤矿完成深度为865m的大直径近水平钻孔。 实践证明，改善煤矿安全状况的工作重点是瓦斯治理，而解决瓦斯问题的有效手段是瓦斯抽放。我国进行瓦斯抽放虽然始于上个世纪50年代，但是在技术上有较大的进步却是从70年代末引进国外先进的全液压坑道钻机开始的。80年代完成新型坑道钻机的国产化和系列化（如西安分院的MK系列、重庆分院的YZ系列、镇江煤矿专用设备厂的MYZ系列等）。从90年代初开始国家正式立项研究近水平定向钻进技术。尤其是从“九五”开始有了长足的发展，在大直径长钻孔瓦斯抽放技术和装备方面实现了综合配套，一部分科研成果已达到国际先进水平。但仍满足不了煤矿瓦斯治理与煤层气开发的需要。在煤矿高产高效及安全生产的压力下，煤矿企业为了实施深孔精确定向钻进技术，纷纷寻求技术支持，在亚美大宁公司引进澳大利亚钻机以后，又有华晋焦煤、西山等矿务局（煤业集团）提出采购10余台套澳大利亚千米钻机的计划。然而单纯依靠进口钻机不可能解决我国煤矿的安全生产问题。与国产钻机相比，进口设备的不足之处显而易见，从经济性上看，进口设备价格昂贵，单台套1700万元以上。从应用实效来看，进口钻机配套使用的直径69.9mm的绳索取心钻杆强度不足，在施工过程尤其在实施孔口回转钻进或处理孔内卡钻事故时，易发生钻杆折断事故。亚美大宁公司之所以钻成千米钻孔，与其施工地区地质条件相对简单有很大关系。另外设备使用过程中难免产生损耗，而进口钻机的易损件非常昂贵，这无疑会加重使用单位材料费的负担。这些缺陷限制了国外千米钻机在国内大范围推广。 （5）矿井火灾防治方面，矿井火灾防治以煤炭自燃火灾最为严重，内因火灾一直也是矿井防灭火技术攻关重点。煤炭自燃火灾的防治技术的主要包括以下方面矿井火灾的早期预测预报技术、火源位置探测技术、惰气防灭火技术、化学方法防灭火技术、均压防灭火技术和充填隔离防灭火技术等。矿井火灾早期预测预报是防止火灾发生和扩大的最有效的方法之一。在煤自燃倾向性研究方面，世界各国依据本国的具体情况相继建立了不同的鉴定方法，如奥氏法、静态吸氧法、量热法以及动态吸氧法、交叉点温度法等。我国用静态容量法测定煤在30～60℃之间的吸氧量，建立了流态色谱吸氧鉴定法。另外还建立了煤活化能的计算方法，提出了用来描述煤氧化反应深度的碳、氢氧解指数的全新指标。关于煤最短自然发火期的研究又是一个至今仍没有很好解决的世界性难题，各国学者为此付出了极大的努力，但大多只是初步的