实施瓦斯综合治理.doc

实施瓦斯综合治理 全面推进矿区安全高效发展 鸡西矿业（集团）有限责任公司 一、矿区概况 鸡西煤田开采于1906年，现有12个生产矿17对矿井，其中15个生产矿井、2个建设矿井，年设计生产能力1368万吨。鸡西矿区全部开采薄及中厚煤层，开采煤层厚度大多在0.8～2.2米，顶板多为复合顶板，开采深度一般在600～1000米，地压大，地质构造复杂。2007年瓦斯鉴定煤与瓦斯突出矿井1对，高瓦斯矿井12对,低瓦斯矿井2对。 二、矿区瓦斯抽采的基本条件 鸡西矿区的抽放条件是煤层透气性极差，通过测定只能达到0.002～0.01毫达西，孔隙度1.40％～4.24％，不具备实施本层抽放的条件。通过对工作面瓦斯来源构成分析，矿区内工作面邻近层瓦斯涌出量一般可占总瓦斯涌出量的66％～73％，实施邻近层抽放和采后卸压抽放是鸡西矿区治理瓦斯的必由之路。 2007年末，公司建有地面集中瓦斯抽排系统13处，瓦斯抽排泵28台，地面抽排系统总抽放能力2605立方米/分钟，井下设置移动瓦斯抽排系统24套，为实施瓦斯抽放奠定了基础。 三、瓦斯抽采方式及主要参数 重点在采后卸压抽放工艺上进行了研究和探讨。理论研究与生产实践证明，在采后卸压煤层的透气性可增加千百倍，可高效抽采其卸压瓦斯，高瓦斯煤层甚至瓦斯突出危险煤层都可变为低瓦斯煤层和无突出危险煤层。因此，这类煤层也可以实现煤与瓦斯两种资源高效共采。 煤层的开采卸压会引起如下作用 1周围岩层封闭被破坏，上覆煤岩层垮落、破裂，下沉弯曲，下覆煤岩层破裂、上膨； 2地质构造封被破坏，封闭的地质构造变为开放、松弛的地质构造； 3地应力封闭被破坏，地应力下降，煤岩孔隙裂隙张开，地应力致使煤岩产生峰后破坏剧烈卸压，裂隙增生并张开。 根据鸡西矿区煤层透气性差、邻近层瓦斯涌出量所占比例大的实际情况，重点探索了采后卸压裂隙带瓦斯抽放工艺。根据采矿工程理论，运用回采工作面采动影响上覆岩层移动的“三区”和“三带”、回采工作面采空区离层裂隙“O”型圈、底板岩层受采动影响的应力分布等理论（图1图5），结合鸡西矿区的实际情况进行研究和实践。 A煤壁支撑影响区ab；B离层区bc；C重新压实区cd； Ⅰ胃落带；Ⅱ裂隙带；Ⅲ弯曲下况带 图1 回采工作面采动影响上覆岩层移动的“横三区”与“竖三带” 图2 回采工作面采空区离层裂隙分布“O”型圈 图3 “O”型圈周边宽度的图像分析结果 图4 采场底板变形状态示意图 图5 底板岩层中的应力分布图 通过实践，摸索出比较适合鸡西矿区低透气性煤层的高位钻孔抽放、高位钻场近水平钻孔抽放、煤层钻场仰角钻孔抽放、顶板大直径水平钻孔抽放、顶板瓦斯巷抽放及底板瓦斯巷抽放等抽放方法，取得了良好的抽放效果。各种抽放方法如图6图9所示。 图6 仰角钻孔、顶板高位钻场水平钻孔抽放法 杏花矿为高瓦斯矿井，在开采西二采区28号右二工作面时，除采用仰角钻孔、顶板高位钻场水平钻孔、顶板高抽巷等方法以外，在28号煤层与30号煤层间的6～8m岩柱内布置了底板钻场水平钻孔，以控制30号、31号煤层的瓦斯向28号采空区内涌出，采用2台流量为110立方米/分钟的地面集中抽放泵抽顶板高位钻场及底板钻场的近水平钻孔，1台YD-VI型移动抽排泵抽上巷的仰角钻孔，1台YD-VII型移动抽排泵抽顶板高抽巷。4台抽排泵、3套系统同时抽放，从而实现高强度顶底板立体式抽放，抽放瓦斯量63.1立方米/分钟，抽放率达66.4％，保证了工作面安全生产。其抽放工艺主要参数确定的方法见表1和表2。 图7 顶板及底板高低位钻场水平钻孔立体抽放法 图8 顶板高抽巷抽放法 图9 边掘边抽方法示意图 杏花矿从2003年实施打钻抽放瓦斯综合治理，特别是从2004年8月完全取得成功以来，抽放瓦斯量逐渐增多，抽放效果越来越好，基本杜绝了瓦斯超限现象。矿井瓦斯年抽放量已达到2380万立方米以上，矿井安全系数大大提高，通风能力得到缓解，抗灾能力大幅度增强，矿井产量也大幅度提高。 四、树立综合治理瓦斯理念，落实“十二字”方针 一树立“从设计开始治理瓦斯”的理念 瓦斯治理工作是一项系统工程，从工程的设计到实施需要时间和人、财、物的支持。过去的做法是瓦斯超限时才想起去治理瓦斯，既不安全也更加危险，且严重影响正常生产。因此，我们确定了“必须从设计开始治理瓦斯”的理念，根据各煤层瓦斯涌出的统计资料，高瓦斯煤层、新揭露的煤层在工程设计时必须首先考虑瓦斯治理工程，真正做到瓦斯治理工程与采掘接续工程同时设计、同时施工、同时投入使用的“三同时”，正努力变“三同时”为“三超前”。“从设计开始治理瓦斯”的理念使公司瓦斯治理工作进入了一个新的发展阶段。瓦斯治理工程的到位，极大地解放了生产力，为矿井安全高效生产提供了保障。 二由“边抽边采”逐渐向“先抽后采”转变的认识 鸡西矿区“边采边抽”的采后卸压抽放方法，在鸡西矿业集团公司大多数煤层取得了较好的效果，但存在的弊端是对本煤层瓦斯含量高的煤层其抽放效果不够理想，抽放参数及钻孔位置确定很困难，施工工序、工艺复杂要求高。通过摸索，煤层透气性差并不是完全不能抽放瓦斯，只是抽放半径过小，若想实现本层抽放，就必须投入更大的施工力量。为此，结合掘进工作面边掘边抽的本层抽放经验，高压注水后实施抽放，采取了增加钻孔密度和深度、高压注水压裂等方法，在杏花135、城山145、梨树157等工作面本层预抽45天，孔中瓦斯浓度仍达到35％～45％，抽放率达8％～12％，取得了预想的效果，为推广先抽后采开了个好头，取得了一定的成效，实现了由“边抽边采”逐渐向“先抽后采”的认识的转变。 五、瓦斯综合治理取得的效果 通过近几年的瓦斯综合治理工作，在公司范围内全部取消了过去作为主要治理瓦斯方法的尾排巷，矿区瓦斯抽放量逐年提高（表4），瓦斯抽放量连续5年创鸡西矿区抽放历史新高。 瓦斯抽放工作的提高也带来了瓦斯超限现象明显减少。据统计，全公司全部瓦斯超限次数2003年3827次、2004年1842次、2005年1266次、2006年926次，2007年411次，平均每年减少683次，有效地解放了工作面的生产能力，从根本上改变了由于瓦斯超限而被迫停产的情况。全公司煤炭产量每年以百万吨的幅度逐年提高，改变了过去鸡西矿区几乎每年都发生瓦斯事故的局面。全公司已连续5年杜绝瓦斯事故，矿区得到安全高效发展。