实施瓦斯治理与利用技术是实现煤矿安全生产的保障

实施瓦斯治理与利用技术是实现煤实施瓦斯治理与利用技术是实现煤 矿安全生产的保障矿安全生产的保障 1 前言前言 瓦斯是与煤炭共同伴生的优质洁净能源 主要成分是甲烷 ch4 是一种宝贵的资源财富 原始状态的瓦斯赋存于煤层或 邻近煤层的岩层中 质量比空气轻 具有一定的释放压力 在 煤矿开采过程中 随着煤岩层的移动而释放出来 极易引发瓦 斯突出 爆炸 燃烧等恶性伤亡事故 是煤矿安全生产的大敌 时常引起重特大瓦斯事的发生 多年来 铁煤集团公司始终坚持瓦斯治理和利用技术的研 究与应用 经过实践 总形成了一整套符合铁法矿区实际的治 理瓦斯技术和安全管理理念 那就是全面贯彻 安全第一 预防 为主 和 先抽后采 监测监控 以风定产 的方针 不断实施和 创新瓦斯抽放技术 坚持 管理 装备 培训 并重的原则 严 格落实 一通三防 责任制 加大安全投入 加大现场瓦斯治理 力度 通过强化矿井质量标准化和职工技术培训 夯实安全基 础 在治理瓦斯方面取得了理想的效果 回收利用了大量的优 质洁净能源 提高了企业经济效益 减少了对大气的污染 保 障了煤矿的安全生产 安全生产形势逐年好转 1991 至 2004 年 连续多年杜绝了瓦斯 煤尘等重大恶性事故 百万吨死亡 率控制在 0 5 以下 特别是 2002 年全年没有发生亡人事故 实 现了安全生产的最好水平 2 铁法矿区概况铁法矿区概况 铁法煤业 集团 公司是由原铁法矿务局改制而成 始建于 1958 年 现有 8 个生产矿井 核定生产能力为年产煤炭 2199 万 t 2004 年实际生产煤炭 2162 万 t 集团公司下属有 32 个子 公司和分公司 职工总数为 4 5 万人 铁法矿区位于辽宁省的 北部 距沈阳市 100 km 矿区由铁法 康平 康北 3 个煤田组 成 煤种以长焰煤为主 气煤次之 属低硫 低磷优质动力用 煤 铁法煤由地质构造复杂 火层岩侵入频繁 煤层中瓦斯含 量较高 所有的煤层均属于高瓦斯易自燃煤层 并有煤与瓦斯 突出现象 瓦斯储量为 293 亿 m3 2004 年全公司瓦斯绝对涌 出量为 356 87m3 min 采煤工作面单面绝对瓦斯涌出量最高 达 138 m3 min 煤层自然发火期为 3 6 个月 最短为 20 天 煤尘有爆炸危险 爆炸指数为 41 8 65 o 九十年代以前 曾发生多起瓦斯爆炸和井下火灾事故 伤亡多人 给人民生命 和国家财产造成很大损失 3 以瓦斯抽放为核心 全面实施瓦斯综合治理技术以瓦斯抽放为核心 全面实施瓦斯综合治理技术 瓦斯治理 通风是治标 抽放是治本 伴随着煤炭生产的 发展 煤矿开采强度的加大 大量的瓦斯释放出来 给煤矿的 安全生产带来极大威胁 为实现安全生产 保障职工的生命安 全 降伏瓦斯 这个煤矿开采中最大的安全隐患 在立足瓦 斯抽放的基础上 加大了瓦斯综合治理力度 3 1 建立可靠的瓦斯抽放系统 在搞清各煤矿瓦斯地质和瓦斯释放规律的基础上 结合各 矿的实际情况 确立了以抽为主 风排为辅的瓦斯治理原则 为各矿建立了可靠的瓦斯抽放系统 现已建成 11 座瓦斯抽放系 统 共安装大功率瓦斯抽放泵 37 台 井下铺设瓦斯抽放主干管 道 200 多公里 装备了大批瓦斯抽放钻机 并多次对瓦斯抽放 系统进行增能力改造 将瓦斯抽放泵改造为大功率抽放泵 配 套的抽放主干管径由原来的 108 159mm 均增加为中 299 425mm 使整体抽放能力提高了近 3 倍以上 3 2 确定科学的抽放方法 提高瓦斯抽放率 铁法煤田煤系地层属晚侏罗系上部含煤组 共含煤 20 层 可采 12 层 可采总厚度平均 35 m 最厚达 70 多米 各煤层均 属高等植物形成的腐殖煤 煤层孔隙度较小 煤层中瓦斯主要 为吸附瓦斯 吸附瓦斯所占比例为 55 95 煤层渗透系数 为 0 1 o 2 m2 mpa d 属于低渗透系数煤层 1992 年以来 联合国 undp 组织和亚太经合组织煤层气回 收与利用示范项目 在铁法矿区先后获得成功经验的基础上 结合矿区的实际 学习借鉴国内外在治理瓦斯方面的先进技术 使得瓦斯抽放工作得到快速发展 3 2 1 抽放方法多样化 在实践中总结出十多种有效的瓦斯抽放方法 如地面垂直 采空区钻井法 井下水平长钻孔抽取法 地面原始煤层压裂井 抽取法 井下斜交钻孔法 井下斜交长钻孔下套管法 顶板瓦 斯道法 内外错尾巷法 井下回风高位瓦斯道抽取法 采空区 密闭抽取法 采空区上隅角埋管抽取法 井下下向孔抽取法 甲烷富集区抽取法 本层预抽法等抽放方法 使瓦斯抽放技术 不断创新发展 3 2 2 抽放方法科学化 针对铁法煤田煤层透气性系数较低 只能进行邻近层 尤 其是上邻近层抽放的特点 在总结项板矿压显现规律的基础上 摸索出了顶板在 x y z 三维坐标空间里的活动规律 考证了 不同煤层老项初次来压 周期来压的步距 时间 以指导打钻 抽放瓦斯的设计施工工作 实现了科学化管理 针对不同的条 件 采用灵活多变的抽放方法 如大兴矿北 405 地面采空区钻 井抽取瓦斯技术 是联合国 undp 组织煤层气开发示范技术 工作面在 1995 年采过后 对应的下层煤北 701 工作面仍然利用 北 405 地面这 3 口井抽取瓦斯 回风流中瓦斯控制在 0 5 以下 实现了安全生产 这样的抽放立井在大兴井田已完成 12 口 其 它矿井也开始应用这项技术 3 2 3 不断完善瓦斯抽放工艺 在瓦斯抽放工作中 专门对瓦斯抽放钻场 钻孔参数进行 了多方位探讨 尝试了几种瓦斯抽放钻场形式及钻孔布置方法 先后进行了巨型钻场 直角三角形钻场 等腰三角形钻场及高 位巨型钻场等试验 经优选确定以等腰三角形钻场形式为最佳 的抽放钻场和钻孔参数 其优点是 控顶面积最小 回采过钻 场时顶板管理容易 不易造成钻场瓦斯积聚 便于打钻施工 减少钻场煤壁暴露面积 从而减少煤帮松动范围 有利于封孔 等 钻场间距经过实践由原来的 90m 逐步缩短为 80m 70m 60m 50m 40m 30m 按各矿井的地质条件 工作面回采速度的要求 钻场间距以 30 56 m 为最佳 钻孔方 位角在 20 30 之间 倾角在 10 30 之间 终孔位置处在采空 区裂隙及下沉带内 终孔点投影距回风顺槽 25 60 m 为最佳 随着抽放方法和抽放工艺及钻孔参数的不断优化 使矿井 瓦斯抽放率由原来的 10 20 提高到 45 51 采区抽放率 由原来的 20 30 提高到 45 55 最高达 70 以上 年 抽放纯瓦斯量以 1000 多万 m3 的速度递增 2004 年瓦斯抽放量 达 8000 万 m3 以上 通过努力 明确了标本兼治是治理瓦斯的根本方法 建立 了 以抽为主 风排为辅 的管理理念 使瓦斯治理工作逐渐趋 于完善 这样既抽出了大量的瓦斯 又使采煤工作面配风量大 幅度下降 空气质量提高了 工作面 矿井的自然发火几率却 减少了 真正尝到了治理瓦斯以抽放治本的甜头 3 3 建立可靠的瓦斯监测监控和防灾抗灾系统 依靠先进的科学技术 不断提高煤矿的安全装备水平 提 高煤矿整体抗灾能力 是治理瓦斯的根本保证 3 3 1 建立可靠的瓦斯监测监控 各矿井均建有先进的瓦斯监测监控系统 共有 9 个中心站 18 台主机 155 台分站 其中 kj2000 型 7 套 森透里昂 600 型 2 套 森透里昂 500 型 1 套 先后对矿井瓦斯监测监控系统进 行了两次升级改造 使监测功能得到了加强 故障率降至最低 监测监控覆盖面达 100 实现了计算机自动控制 瓦斯超限 自动断电 实现了全公司数字化监测监控系统联网 掘进工作 面均实现了 三专两闭锁 各种仪器仪表齐全 性能先进 灵 敏可靠 3 3 2 建立了防火和综合防尘系统 各矿井均建立了防火和综合防尘系统 共有注浆站 14 座 防火专用储水池 19 座 各矿均设有气体分析室 装备一氧化碳 检定器 138 台 色谱分析仪 16 台 定期对井下采掘场所及密闭 空间的气体进行化验分析 做到防患于未然 各矿均建立了综 合防尘系统 全公司共设有净化风流水幕 260 处 转载点喷雾 297 处 隔爆设施 148 处 测尘仪 17 台 建立了煤尘清洗制度 共铺设防尘专用管路 260649m 定期清洗煤尘 3 3 3 建立稳定可靠的通风系统 为了保证各矿井有足够的通风能力 全公司共安装了矿井 主要通风机 32 台 额定风量 133980 m3 min 现实际风量 79402 m3 min 矿井负压一直控制在 300 mmh20 以下 各矿 井均备有充足的通风能力 而且通风系统合理 稳定 安全 可靠 对局部通风机进行大幅度更新 先后购置 200 多台大功 率对旋局部风机 长距离掘进工作面均使用 45 2 55 2 大功率 局部通风机 同时采用大直径风筒 1 1 2m 保证了掘进工作面 的风量 建有通风设施 1307 道 其中永久风门 504 道 临时风 门 131 道 永久密闭 493 道 临时密闭 74 道测风站 105 个 这 些通风设施质量标准高 位置合理 符合煤矿安全生产的需要 满足矿井安全生产需要 3 3 4 建设现代化的生产系统 为了提高采掘装备档次 组织现代化大生产 在不断优化 采区及工作面设计同时 先后购进了一大批国产大功率成套综 采设备 综采放顶煤设备 全自动化刨煤机设备 大功率综掘 机和其它采掘移动设备等国内外先进装备 使采掘机械化程度 均达到 98 以上 推广巷道锚杆支护技术 攻破了软岩巷道支 护技术难关 将信息化技术应用到各生产系统中 不断扩大自 动和集中控制的覆盖面 各矿井实行了一矿一面 一矿二面的 生产格局 实现了高产高效集约化生产 一通三防 及生产系统技术装备水平的逐年提高 为瓦斯 综合治理奠定了坚实的基础 给安全生产创造了优越的条件 使矿井整体抗灾能力大幅度提升 3 4 建立正常的安全生产秩序 强化科学管理 将各项安全生产法律法规和规章制度落到 实处 建立正常的安全生产秩序 是控制瓦斯事故的根本保证 3 4 1 强化日常瓦斯管理工作 在矿井瓦斯管理方面 始终坚持 以人为本 的原则 注重 现场瓦斯检查及治理 不断扩大瓦斯检查及监控范围 使瓦斯 治理工作关口前移 在瓦斯检查上 根据铁法矿区的开采实际 增加了测点数量 完善了测点布置 瓦斯检查员不但检查工作 面 上隅角 回风流及回风硐室的瓦斯浓度 同时检查运回顺 高顶 工作面后三角点 30m 煤壁及回顺软硬邦处的瓦斯 放顶 煤综采工作面放煤口等风流中的瓦斯 检查结果不但要及时汇 报 而且在手册上要详细记录 始终坚持重点工作面派 2 3 名 工作认真 业务精通的瓦斯检查员盯岗 并配备随机瓦斯检查 员的措施 瓦斯监控增设上隅角瓦斯传感器 随时掌握上隅角 瓦斯涌出情况 在瓦斯管理上形成了层层有人管 层层有人抓 层层有专人负责的良好局面 有突出危险的矿井 严格按 四位一 体 综合防突措施执行 这些措施的落实 有效地控制了瓦斯积 聚现象 防止了瓦斯事故的发生 3 4 2 强化通风管理 杜绝瓦斯超限 矿井通风管理的核心是以风定产 也是治理瓦斯的主要手 段 处理好通风与生产的关系 必须遵循两个原则 一是 通风 为生产服务 的原则 由矿井通风基本任务所决定 二是 生产 含开拓 采掘设计 巷道布置 必须服从合理通风规律 的原则 不遵循合理的通风规律将为瓦斯爆炸 火灾灾害的发生和救灾 带来很大的隐患 我们始终坚持 以风定产 的原则 强化通风 系统管理 使矿井通风系统合理稳定 安全可靠 杜绝了矿井 采区超通风能力生产 确保了煤矿生产过程中的安全 4 以瓦斯利用促进瓦斯抽放 全面实施瓦斯利用技术以瓦斯利用促进瓦斯抽放 全面实施瓦斯利用技术 瓦斯是有害气体 同时也是绿色的优质清洁能源 可用作 燃料 燃气轮机发电和化工原料 在实施瓦斯控制技术 抽取 回收大量瓦斯 保证煤矿安全生产的同时 积极实施了瓦斯利 用技术 变害为宝 将抽取的瓦斯输送到周边城市 供民用燃 气和工业生产用气 4 1 建立先进可靠的瓦斯集供系统 矿区从 1985 年开始利用瓦斯 经过多年的努力 瓦斯利 用已初具规模 先后建成了矿区瓦斯回收储存 调配输送系统 借鉴日本政府绿色援助铁法矿区煤层气回收利用项目的经验 已建成 5 个利用系统 9 个瓦斯抽放站提供气源 铺设地面输 气管路 150 多公里 实现了矿区瓦斯输送气联网 建有 7 座储 气罐 储气能力为 11 万 m3 形成了功能齐全 设备先进 气 源互补 有机调节的瓦斯供气网络 4 2 积极开发市场扩大供气范围 利用矿区靠近沈阳 铁岭等城市较近的优势 积极开发新 的瓦斯供气市场 现已实现了向调兵山市 铁岭市 开原市 清河区等城市输供瓦斯气 到目前为止 瓦斯气用户已达 10 多 万户 其中铁岭市用户 6 5 万户 矿区 3 8 万户 瓦斯利用率达 到 36 以上 从 2004 年开始 瓦斯利用向工业用户扩展 已 实现供给沈阳市陶瓷制造工业燃用 我们始终从安全 资源 环保的角度出发 立足瓦斯抽放 坚持瓦斯抽放与利用两条腿 走路 滚动式发展 实现了变废为宝 保护环境的目的 瓦斯 利用技术的实施 使大量的优质洁净能源得到了充分利用 创 造了较高的经济效益