淮北矿业瓦斯防治技术经验交流.docx
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淮北矿业瓦斯防治技术经验交流
坚持先抽后采加强科研攻关筑牢安全基石
淮北矿业集团公司
淮北矿业集团公司现有生产矿井14对,在建和筹建矿井6对,年生产能力2300万吨以上。
矿区地质条件复杂,煤层稳定性、透气性差,公司所辖各生产矿井有7对为高瓦斯矿井,7对为煤与瓦斯突出矿井。
煤尘均具有爆炸危险性,煤层具有自然发火倾向性。
煤层瓦斯含量6~22m3/t,瓦斯压力为0.1~4.5Mpa;2006年,矿区瓦斯涌出绝对量为540.8m3/min,相对量为12.53m3/t。
自建局以来,淮北矿区共发生煤与瓦斯突出事故33起,瓦斯爆炸事故6起,特别是芦岭矿2002年“4.7”特大煤与瓦斯突出事故和2003年“5.13”特大瓦斯爆炸事故,给国家和人民生命财产安全造成了重大损失。
近年来,随着矿井开采深度的增加,瓦斯涌出量逐年增大,煤与瓦斯突出危险性日趋严重。
面对这种情况,公司上下高度重视,深刻吸取事故教训,认真贯彻落实瓦斯治理“12字方针”,牢牢把握瓦斯综合治理这一中心,坚持先抽后采,强化基础工作,注重措施和责任的落实,超前排除瓦斯隐患,有效促进了矿区安全生产工作健康稳定发展。
近年来,集团公司连续三年杜绝了各类瓦斯事故,消除了瓦斯突出;瓦斯抽采量,从04年的6000万m3提高到了05年的8000万m3、06年的1亿m3,2006年矿区瓦斯抽采率已达43%,其中芦岭、海孜等矿已达50%以上;今年集团公司计划抽采瓦斯量1.2亿m3。
三年来,集团公司采场瓦斯超限逐年大幅下降,瓦斯超限从04年的802次,下降到了05年的176次、06年的44次,安全效果显著。
我们的主要做法是:
一、牢固树立先抽后采的理念,实施防治并举,推动瓦斯治理工作深入开展
针对全国一起起血淋淋的事故和矿区实际,集团公司牢固树立了“瓦斯不治、永无宁日”、“要采必先抽”的思想,不断加强瓦斯的预测和预抽工作,严格生产准入条件。
在瓦斯防治工作中,我们明确规定:
高瓦斯采掘工作面瓦斯治理设计由集团公司审查,治理工程及效果由集团公司组织验收,治理程度达不到设计要求的坚决不准投产;回采工作面瓦斯涌出量大于5m3/min、掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min、突出煤层石门揭煤、预测有突出危险采掘工作面、正在开采的被保护层,都必须编制抽采设计及安全技术措施,进行预抽瓦斯,先抽后采。
近年来,公司所有矿井均安装了瓦斯抽采系统,现已建立瓦斯抽采系统51套,其中地面永久抽采系统7套、额定抽采能力810m3/min,井下瓦斯抽采系统44套,额定抽采能力2170m3/min。
抽采系统实现了“大流量、多抽泵、大管径、多回路”;瓦斯抽采实现了“系统标准化、计量自动化、管理规范化”,形成了地面、井下全方位立体瓦斯抽采体系。
同时,认真细化瓦斯抽放、掘进、回采等工程衔接安排,在生产接替安排上,为瓦斯治理提供了充足的“时空”保障,实现了“掘、抽、采”平衡。
坚持“应抽必抽”,实行先抽后采。
在工作中,我们始终坚持应抽尽抽、先抽后采的原则,严格各项制度落实,切实加大抽采力度。
突出煤层预抽率必须达到30%以上方可进行采掘活动;石门揭穿煤层,预抽率必须大于50%方可揭煤;突出煤层巷道掘进和回采工作面,采用多种方法对瓦斯进行综合抽采,确保瓦斯涌出量符合规程要求。
通过这些措施的实施,矿区瓦斯抽采量实现了逐年提高。
近年来,我们采用的瓦斯抽采方法主要有:
地面垂直钻孔预抽、底板穿层钻孔预抽、顺层钻孔预抽、石门揭煤预抽、掘进巷帮钻场边抽边掘、高位钻孔抽、老塘埋管抽等。
我们也正在大力开展瓦斯抽采技术攻关和创新活动,积极完善瓦斯抽采技术,推广应用新工艺、新装备,努力提高瓦斯抽采效果。
坚持“应保必保”,强制开采保护层。
按照区域治理瓦斯的要求,严把设计源头关,做到应保必保。
在突出矿井新水平、新采区、新区段设计时,首先进行瓦斯综合治理设计,尽可能地优先开采保护层。
凡具备开采保护层条件的,优化抽采工程设计,制定保护层开采规划,保证保护层开采的连续性。
集团公司把保护层开采纳入生产计划一并下达,严格计划考核落实。
凡不具备开采保护层条件的工作面,做到底板岩石巷道先行,预抽突出危险区的瓦斯。
目前,集团公司已形成一整套行之有效的保护层开采瓦斯综合治理保障体系,保护层开采工作实施顺利。
强化“四位一体”防突管理,消除瓦斯动力现象。
突出煤层采掘工作面及石门揭煤,严格执行“四位一体”防突措施,努力消除瓦斯动力现象。
在突出煤层石门揭煤前,进行瓦斯预抽,并坚持现场验收核实准入制度;在揭穿煤层期间,配合采用金属骨架、高压注水、煤体固化、分段穿煤、重复卸压、重复固化煤体等综合防治突出措施,确保了揭煤安全。
突出煤层近距离岩巷掘进,坚持“有疑必探,先探后掘、不探不掘”的原则,严防误揭煤层;对预测有突出危险的掘进工作面实行边抽边掘。
预测有突出危险的回采工作面,实行先解突后生产。
2004年至今,集团公司防突与抽采打钻进尺150多万米;突出煤层石门安全揭煤60多处;突出煤层防突巷道掘进4万多米,杜绝了煤与瓦斯突出事故。
加强监测监控管理,提升了管理手段。
集团公司成立了瓦斯监控调度中心,加大了瓦斯监管力度;研制、应用了“瓦斯检查电子牌板”和无线查询系统,可随时检查井下瓦检员的工作情况、瓦斯时时监控数据。
各生产矿井均建立完善了瓦斯监测监控系统,并与集团公司实现联网,实现了实时动态监控、瓦斯超限手机报警。
实行“以用促抽、煤气共采”,促进瓦斯抽采展开。
在开发和利用瓦斯方面,我们坚持“以抽保用、以用促抽、煤气共采”的原则,立足当前,着眼长远,不断加大瓦斯综合利用力度。
在工业用途方面,相继建成了海孜、芦岭2座瓦斯发电站,年发电量分别为1900万KW、2850万KW,年利用瓦斯量分别为700万m3、950万m3。
在民用方面,芦岭煤矿建成了三座瓦斯储气罐,居民生活用气户已达万户,实现了安全生产、经济发展和环境保护的“三赢”局面。
二、加强科研攻关,不断提高瓦斯抽采和治理效果
近年来,集团公司积极开展技术攻关,大力推广应用新技术、新工艺、新设备,形成了一些先进的施工和管理办法,有效提高了矿区瓦斯抽采和治理水平。
推行“一矿一策、一面一策”,建立瓦斯综合治理技术保障体系。
树立“以区域治理措施为主,局部治理措施为辅”的瓦斯综合治理战略思想,开展了瓦斯灾害综合治理模式研究。
对各矿井的瓦斯赋存、突出危险程度、开采条件等瓦斯灾害程度和灾害特征进行定性、定量分析,制定相应的防治方案,选择相应的保护层开采、瓦斯抽采、石门揭煤及工作面准备、生产期间的瓦斯治理方式,分矿井、分煤层、分采区、分工作面采取针对性的瓦斯治理措施;并制定了《底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采技术规范》、《倾向顺层长钻孔掩护煤巷掘进瓦斯抽采技术规范》、《保护层组合开采及卸压瓦斯强化抽采技术规范》等12项企业技术管理标准,建立了“一矿一策、“一面一策”的瓦斯治理模式,构建了淮北矿区瓦斯综合治理技术保障体系。
研究了远距离下保护层开采瓦斯抽采技术。
海孜、芦岭等矿,把10煤作为下保护层开采,上距被保护层最大法线距离达110米。
在瓦斯治理中,我们设计并实施了地面钻孔、高位巷道、走向高位钻孔、高位穿层钻孔、顺层钻孔、老塘埋管等综合抽采方式(参见图1)。
在II1022、II1024等工作面开采期间,瓦斯涌出量均高达38m3/min以上,抽采瓦斯量平均达33.2m3/min,工作面抽采率达87.4%以上,风排仅4.8m3/min,被保护层瓦斯预抽率达50%以上。
目前开采保护层已成为淮北矿业集团公司突出矿井首选的治理方法。
强突出特厚煤层石门揭煤综合防突技术,成效明显。
芦岭矿石门揭穿8、9煤层平均厚度达12m,煤层倾角15ο左右,瓦斯压力达4.5MPa,煤层坚固性系数f:
0.2~0.4,石门揭煤难度很大(矿区历史上发生的强度最大、灾害最严重的突出事故,均发生在石门揭穿8、9煤层的过程中)。
经过近几年的探索,现已形成“揭前预抽、周边拦截、安装骨架、煤体固化、煤层注水、超前排放”六位一体的石门揭煤方法,较好地消除了石门揭穿煤过程中巷道冒顶、瓦斯超限现象,石门揭煤时间也由原来的2~3个月,缩短到15天左右。
地面钻井抽采采动区瓦斯效果显著。
近年来我们先后在芦岭矿、海孜等矿施工了地面压裂井(孔)及采动区抽放井19口,抽采效果显著。
其中芦岭矿Ⅱ1048工作面,一个地面孔抽采瓦斯量达230多万m3,最高单孔日抽采2万m3以上,最高瓦斯浓度达90%以上;海孜矿Ⅱ1019、Ⅱ1024工作面地面孔,单孔日抽采瓦斯均在1万m3以上,单孔抽采瓦斯总量均达120万m3以上,不仅保障了安全生产,而且还为瓦斯发电提供了气源保障。
(参见图2)。
随着开采延伸,采场瓦斯灾害程度还将增加,为消除深部瓦斯隐患,今年计划在芦岭矿再施工6口地面压裂井,配合下保护层开采,试验“一井三用”(采前预抽,采动区抽,采空区抽),实现长时间连续抽采煤层瓦斯,以解决芦岭矿深部水平的瓦斯治理。
运用倾向顺层钻孔预抽掩护巷道掘进防治瓦斯新技术,效果明显。
在弱突出煤层,利用已施工巷道向待施工巷道进行顺层打钻预抽,解除突出危险后再进行掘进。
如此递进循环,逐步推进,始终保持掘进工作面在消除突出后的区域内进行作业(参见图3)。
祁南矿3煤层3410工作面利用此项技术解突后,煤巷月进尺由原来平均85m/月,提高到300m/月(最高达400m/月),单进提高3倍以上;回采工作面单产也由原来不足2000t/d,提高到5000t/d以上;回风瓦斯浓度不超过0.5%。
突出煤层穿层钻孔施工防喷孔装置研究,取得突破。
为解决突出煤层打钻喷孔问题,矿区工程技术人员研制出钻孔施工防喷孔装置。
该装置主要有固体、液体、气体分离筒体,风动码达、排碴、排水、抽采等部件构成,在防突打钻穿煤过程中,可有效抑制喷孔及瓦斯超限。
现该项技术已获取国家专利,并在矿区广泛应用。
坚持“产、学、研”一体化,成果丰厚。
近年来,集团公司积极与多家科研院所进行联合攻关,着力解决瓦斯综合治理技术难题,取得了一批高价值的科研成果。
近两年,有5项成果获省部级以上科技进步奖。
其中,《复杂特困条件下高瓦斯煤层群瓦斯抽放理论研究与工程实践》研究成果,获国家科技进步二等奖;《淮北矿区突出矿井瓦斯地质规律信息化技术研究》、《矿井下宽带传输监控技术与系统》研究成果,获得了煤炭工业协会科学技术进步二等奖。
三、完善政策,强化激励约束,促进“先抽后采”和瓦斯综合治理
为加强对“一通三防”工作的领导和管理,集团公司设立了通风副总工程师,成立了通防处;基层各矿井均设立了通风副总,成立了通风区,突出矿井成立了防突区。
制定并完善了各工种岗位责任制,为瓦斯综合治理提供了组织保障。
为进一步规范瓦斯治理工作的开展,公司先后制定并实施了等十多项管理制度。
集团公司、基层矿,每年的1号文、2号文均对当年度瓦斯综合治理工作制定了具体目标和措施。
矿区瓦斯综合治理工作,目标明确,措施具体,操作规范,形成了较为完备的管理体系。
为保障瓦斯治理资金投入,坚持公司、矿两级投入。
近三年,集团公司瓦斯治理资金逐年递增,04年2.1亿元,05年2.97亿元,06年3.16亿元,三年累计公司已累计投入瓦斯治理资金8.23亿元。
各生产矿井根据瓦斯治理,优先保证了瓦斯防治资金的落实,同时按吨煤不少于1.0元(突出矿井)、0.8元(其他矿井)的标准提取矿总工程师“一通三防”专用资金,用于购置仪器、仪表、瓦斯治理零配件及科研。
为强化激励约束机制,集团公司制定了瓦斯治理奖惩考核办法,内容包括:
瓦斯抽采、防突、防治瓦斯超限、瓦斯参数测试等。
对完成集团公司瓦斯抽采量计划的奖励0.06元/m3,超额部分奖励0.1元/m3;突出煤层石门安全揭穿煤层,每处奖励1万元;突出煤层掘进工作面消除煤与瓦斯突出现象,每季每处奖励0.5万元。
对未按时完成公司下达瓦斯抽采量、瓦斯抽采工程计划的单位,取消其奖励,对亏额部分罚0.1元/m3;凡发现,突出煤层石门揭煤、突出煤层采掘工作面防突措施落实不到位的,除现场停止作业外,每处罚0.5-1万元;对季度瓦斯超限前三名的矿,分别罚单位2万元、4万元、6万元。
近年来,我们虽然在瓦斯抽采、瓦斯防治科研攻关等方面取得了一定的成绩,但面对矿区瓦斯地质条件复杂、设备老化、开采深度加大、突出危险性增强的现实,我们还有许多技术难题亟待攻克,瓦斯灾害仍然是制约我们淮北矿区长远发展的主要问题。
今后,我们将继续坚持“十二字”方针,认真学习和借鉴兄弟单位的先进经验,不断提高瓦斯综合治理和利用水平,为实现淮北矿区安全健康发展而不懈努力。
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