依靠科技进步 坚持“先抽后采”.doc

依靠科技进步 坚持“先抽后采” 不断推进瓦斯综合治理工作再上新台阶 平煤集团公司 （2007年4月23日） 平顶山矿区煤层赋存条件复杂，是严重的瓦斯灾害矿区之一，历史上发生过4起重特大瓦斯爆炸事故。全公司现有21个原煤生产单位30对矿井，年产煤炭3000多万t。2006年矿井绝对瓦斯涌出量576m3/min，平均每年以12的速度递增，最大涌出量十矿为129m3/min，占全公司的1/5；相对瓦斯涌出量1.27～21.7 m3/t；煤层瓦斯含量4.6～30.0m3/t，瓦斯压力0.60～2.55 MPa。开采的丁、戊、己、庚等煤组层均有自然发火倾向，自然发火期3～12 个月，最短18天。煤尘均有爆炸危险性，煤尘爆炸危险性指数为18.80～44.14。煤层透气性系数0.0001～0.0061 mD（毫达西），属于低透气性难以抽放煤层。矿区自1984年发生第一次煤与瓦斯突出以来，累计突出148次，突出总煤量9078t，总瓦斯量51.86万m3，平均煤量61.3t/次，平均瓦斯量3504m3/次，其中最大强度突出，抛出煤量562t，瓦斯量3万m3。平煤集团公司的主力矿井基本上全是高、突矿井，瓦斯问题已成为制约安全高效矿井建设和可持续发展的突出问题。 一、提高认识，加大投入，夯实瓦斯抽放基础 近年来，平煤集团公司坚持“以思想教育为先导，以制度建设为基础，以科技进步和技术装备为支撑，以一通三防和防治瓦斯突出为重点”的安全工作指导思想，始终把瓦斯治理提高到关系企业生死存亡的高度来认识，在全国率先提出“瓦斯超限就是事故”理念，坚定不移地贯彻“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针，并将其纳入采掘生产工序，坚决做到不抽不采、监测监控不到位不采、风量不足不采。围绕“通风是基础，抽放是关键，防突是重点，监控是保障”和“优化通风系统，强化超前防治，完善监测监控，保证资金投入”的瓦斯综合治理思路，坚持“四大”抽放，即大抽放泵、大抽放管、大钻机、大钻孔。 我们明确提出瓦斯治理工程不受资金来源限制，保证“按需投入”。2002年～2006年，投入安全资金32.6亿元，2007年预计投入10.5亿元，是平煤集团历史上安全投入最多的时期。同时，全公司60的科研经费也用于瓦斯综合治理研究工作。全公司13对矿井开展瓦斯抽放工作，现已建立43座抽放泵站，其中5座地面站，38座井下站；安装104台抽放泵，标称吸气量12262m3/min。在用吸气量500m3/min抽放泵2台，150m3/min抽放泵42台，260m3/min抽放泵6台，80m3/min抽放泵7台，40m3/min以下的抽放泵38台，抽放主管路79546m。为实现瓦斯综合抽放打下了坚实基础。 二、建章立制，强化管理，保障“先抽后采”措施的顺利实施 为强化抽放管理，我们要求各生产矿必须把瓦斯抽放纳入矿井的年度、季度、月度生产计划和长远规划，纳入日常生产管理，纳入安全办公会议事日程，纳入矿井采区设计和生产采区接替计划，纳入经济承包机制，纳入高突采掘工作面生产工序，实行瓦斯抽放风险抵押，严格考核，奖惩兑现。 建立管理机构、队伍，制订完善管理制度，保障瓦斯抽放工作的正常开展。集团公司通风管理中心，突出矿井防突科、队负责井下瓦斯抽放工作，制定了完善的瓦斯抽放管理制度。集团公司下发“关于建设瓦斯综合治理示范化矿井的指导性意见”，四矿、五矿、八矿、十矿和十二矿等突出矿井制定了“矿井瓦斯综合治理示范化标准”，全矿区瓦斯综合治理工作不断向规范化、标准化迈进，瓦斯抽放技术水平再上新台阶，再创新水平。 从设计入手，严格现场技术管理。为从源头上把好瓦斯综合治理关，科学有效地开展瓦斯综合治理工作，集团公司制定了“高突工作面设计报审规定”和“高突工作面投产验收规定”。突出煤层工作面在编制工作面工程设计的同时，必须对工作面掘进、回采过程中的瓦斯涌出量、突出危险性等危险源进行定性、定量预测，在科学预测的基础上，编制针对性的瓦斯综合治理设计，包括瓦斯治理效果预测分析。集团公司按照设计进行验收，合格的工作面方能生产。 三、实现“三个转变”，进一步深化瓦斯综合治理 瓦斯抽放技术是治理瓦斯的根本性措施，平煤集团公司自1991年开展瓦斯抽放工作以来，不断开展科技攻关研究，总结完善瓦斯抽放技术，形成了开采层预抽、采空区抽放、高位钻孔抽放、煤层顶（底）板抽放巷（尾巷）抽放等5大类14种瓦斯抽放方法。近年来，我们又提出了 “三个转变”，即从“局部治理”向“区域治理”的转变，从“生产过程治理”向“超前治理”转变，从“措施型”向“工程型”转变，进一步深化瓦斯综合治理。 ◆坚持“可保尽保”原则，推进瓦斯治理由“局部措施”向“区域措施”转变。针对平顶山矿区瓦斯危害越来越严重的状况，局部瓦斯治理措施已经不能满足矿井安全高效生产的需要，必须加强突出煤层区域性治理工作，尽快实现从优化调整生产布局入手，有开采保护层条件的矿井，在突出危险区域首先实施保护层开采技术，从源头上消除突出危害。如四矿、五矿先开采己15煤层保护己16－17煤层，杜绝了己16－17煤层采掘工作面煤与瓦斯突出事故，生产过程中瓦斯超限次数也大大降低。 ◆实施采面浅孔抽放，掘进面边掘边抽、高压磨料射流割缝技术，推进瓦斯综合治理从“生产过程治理”向“超前治理”转变。 浅孔抽放沿采面倾向布置钻孔，孔深9m，孔距1.5m，孔径89mm，用快速封孔器封孔，利用采面超前压力抽放煤壁前方解吸出的高浓度瓦斯，减小采面的瓦斯涌出量。采面回风流瓦斯浓度由0.6～0.9降低到0.3～0.5。 边掘边抽掘进巷道两侧对称钻场或间隔钻场，钻场内3～４个孔，孔深60m左右、孔径89mm，设计倾角与沿走向方向煤层倾角一致。迎头钻孔10～15个，或按断面2个/m2布置。孔径89mm，孔深40m左右。抽采量在0.5 m3/min以上，单孔流量在0.1～0.5m3/min，浓度15～20。严重突出危险区域掘进平均单进由原50m/月提高到最高100m/月。 巷帮抽放采 迎头抽放采 抽采钻场 工作面 十二矿己15-17180掘进面边掘边抽示意图 高压磨料射流割缝技术采用高压磨料射流割缝后，增加了煤体暴露面积，且扁平缝槽相当于局部范围内开采了一层极薄的保护层，达到层内自我解放，给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件；其次，由于高压磨料射流割缝的切割、冲击作用，钻孔周围一部分煤体被高压水击落冲走，形成扁平缝槽空间，使周围煤体发生位移和膨胀，增加了煤体中的裂隙，大大改善了煤层中的瓦斯流动状态，为瓦斯排放提供了有利条件，改变了煤体的原始应力和裂隙状况，削弱了突出的动力。该技术在我公司在八矿、十矿、十二矿突出危险掘进工作面得到广泛应用。 试验地点 割缝方式 煤的坚固性系数f 割缝平均宽度/mm 割缝平均高度/mm 水压/MPa 割缝速度 mm/min 距开口314米 纯水射流 0.4 451 20 30 500 磨料射流 0.4 653 35 30 500 距开口350米 磨料射流 0.5 604 30 30 500 距开口423米 磨料射流 0.3 751 38 30 500 己1517180巷道割缝情况汇总表 该技术的研究应用，为在突出煤层中实现安全快速掘进提供了新的技术支撑，使突出煤层掘进工作面的单进速度提高了40。该项目荣获2006年度中国煤炭工业协会科技进步一等奖。 ◆在严重突出危险区域掘进前先施工超前煤层顶（底）板预抽巷进行穿层钻孔预抽，超前距不少于200m，预抽时间不少于2个月，然后才能掘进，推进瓦斯综合治理从“措施型”向“工程型”转变。 煤层 钻孔 煤巷 底板巷 十矿己16-17-24110底板巷道穿层钻孔预抽示意图 四、实施分源综合抽放技术，提高瓦斯抽放效果 根据平顶山矿区煤层赋存条件，高突采煤工作面瓦斯主要来源于开采层、采空区和被保护层，根据瓦斯来源采取针对性的抽放技术措施。在“U”型通风系统下，即采取开采层预抽、采面浅孔卸压带抽放、上隅角插管（埋管）抽放和高位钻孔抽放，本开采层预抽和采面浅孔卸压带抽放需要高负压、低流量；上隅角插管（埋管）抽放需要低负压、大流量；高位钻孔抽放需要合适的负压和流量，只有这样合理调节分配抽放负压和流量才能取得好的效果。用一套抽放系统和一趟抽放管路难以解决问题。在此认识的基础上，我们通过研究，实施了分源、分系统的多泵、多管路抽放瓦斯技术，简称分源抽放技术，即开采层预抽、采面浅孔卸压带抽放采用地面抽放系统，敷设直径200mm抽放管路，保证抽放孔口负压；上隅角插管（埋管）抽放采用井下采区大泵，敷设直径500mm管路，保证抽放流量；高位钻孔抽放采用单独的抽放系统，敷设直径250mm～300mm管路，保证抽放负压和流量。如八矿己1512100采面采用该技术后，抽放瓦斯总量达到8m3/min，配风量由2200m3/min降到1500m3/min，上隅角瓦斯浓度由1.5降到0.5，生产期间回风流瓦斯超限问题得到了有效解决。 分源抽放技术在平煤集团公司的成功应用，大大提高了抽放效果，使得采煤工作面瓦斯综合抽放率达到40左右，该技术获得2005年度中国煤炭工业协会科技进步一等奖。 八矿己1512100采面分源抽放示意图 五、依靠科技进步，推动瓦斯治理由单纯抽放向综合治理及利用方向转变 瓦斯是不可多得的洁净能源，为此我们积极开展瓦斯综合利用，努力走“以用促抽，以抽保用，抽用并举”之路，初步实现了瓦斯治理由“单纯抽放”到“综合利用”的转变。2006年在四矿、八矿、十矿、十二矿各安装4台500kw低浓度瓦斯发电系统，共16台，其中十矿建立有一座5000 m3瓦斯储气罐，除发电外，同时用于职工食堂做饭等。自2006年8月起，4套机组累计利用瓦斯量200多万立方，发电200多万度。与法国等发达国家瓦斯利用合作以及二氧化碳减排项目取得了突破性进展。 下一步，再扩建安装23台500kw低浓度瓦斯发电机组，年利用瓦斯3000万m3左右，总计每年可以利用瓦斯5000万m3，实现减排甲烷3万t。在查明矿区煤层气资料情况和取得生产孔开采试验资料的基础上，在矿区范围内选择最有利的地区，打5～7个生产孔，建成小型井网，并将生产的煤层气加以利用，项目建成后可实现年发电量12240万kWh。 六、坚持“先抽后采”，实施瓦斯综合治理，有力地保障矿区安全高效生产 ◆连续11年杜绝瓦斯煤尘事故。 ◆瓦斯抽放量逐年提高。瓦斯抽放量由2002年的2500万m3达到2006年的6400万m3。矿井瓦斯抽放率由2002年的17.4％上升到2006年的29.2％。 ◆瓦斯综合利用实现了零的突破。2005年前年利用50万m3。2005年9月在十矿建成第一个瓦斯发电站（4500KW），现已建成4处4500KW瓦斯发电站。 ◆瓦斯超限次数减少。采煤工作面瓦斯抽放率提高40～50，采空区瓦斯抽放率大于40，上隅角瓦斯超限次数减少50。 ◆安全生产保障能力提高。2002～2006年主要经济技术指标持续创历史新水平。2006年原煤百万吨死亡率0.129。 平煤集团虽然在瓦斯治理和利用方面上作了一些工作，取得了一定成绩，但与上级要求和与兄弟单位相比，还存在较大差距。今后我们一定用科学发展观统领瓦斯治理和利用工作，坚定不移地把“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针贯穿到安全生产的全方位、全过程，牢固树立“五个决不”（即一通三防齐抓共管的决心决不动摇，一通三防重中之重的原则决不妥协，通风系统优化工作决不松懈，瓦斯治理由“措施型”向“工程型”的进程决不停止，加大责任追究力度决不手软），积极推广瓦斯综合治理新技术、新方法、新工艺、新装备，不断推动平煤集团瓦斯治理与利用工作再上新台阶。 10