瓦斯治理经验0.doc

全国煤矿瓦斯先抽后采经验交流会材料认识自然 狠抓瓦斯抽采强化治本 力保矿井安全重庆中梁山煤电气有限公司二00七年四月认识自然 狠抓瓦斯抽采强化治本 力保矿井安全重庆中梁山煤电气有限公司各位领导、同志们：今天，全国煤矿瓦斯先抽后采经验交流会在渝召开，充分体现了国家对煤矿瓦斯抽采工作的高度重视，更是对国务院第81次常务会议制定的瓦斯集中整治七项措施和国务院第116次常务会议明确的12项治本之策的进一步贯彻和落实。国家部、委、局领导亲临中梁山，并作重要讲话，使我们倍受鼓舞，增强了我们更加深入搞好矿井瓦斯抽采工作的信心和决心。同时，各科研院所和兄弟单位来渝传经送宝，给我们提供了一个学习和提高的机会。在这里，我们就重庆中梁山煤电气有限公司在矿井瓦斯抽采工作中的做法及体会，向各位领导和专家作一个汇报。一、重庆中梁山煤电气有限公司概况重庆中梁山煤电气有限公司是重庆能源集团下属的一家国有控股企业，由重庆煤炭（集团）有限责任公司直接管理，其前身是中梁山矿务局，为国家“一五”计划期间原苏联援华重点建设项目之一。2001年破产改制为重庆中梁山煤电气有限公司。矿井于1955年开工建设，1959年简易投产，原设计产能为年产原煤180万吨，现核定生产能力70万吨，分南矿、北矿两对矿井开采。中梁山矿井所采煤层属急倾斜近距离薄煤层群，系二迭系龙潭组煤系，共含煤10层（从上到下编号为K1-K10），煤层总厚度约14.91m（见图1）。煤层的透气性系数在0.018-0.8 m2/MPa2.d（毫达西）之间，属低透气煤层。埋深1500m以浅面积256.46Km2内，瓦斯储量为406亿m3。矿井煤层瓦斯最大压力4.7MPa。煤层瓦斯含量为15.41-19.3m3/t，矿井相对瓦斯涌出量74.61-215.77m3/t，绝对瓦斯涌出量47.67-51.21m3/min，矿井瓦斯等级属煤与瓦斯突出矿井。图1 北矿井井田剖面示意图井田地质构造极其复杂，属封闭型背斜构造，次生断层每平方公里多达1000余条。建井前就有大量瓦斯沿断层面溢出地表，建井后，矿井950KW的主抽风机（风量10000m3/min）仍不能稀释矿井瓦斯达到安全浓度以下。原苏联矿业专家曾说：上帝给了中梁山一块倒霉的资源。因此，中梁山矿井的瓦斯灾害异常严重，历史上的多次瓦斯事故曾给企业带来了极大的危害和惨重的损失。南矿和北矿两对矿井发生煤与瓦斯突出98次，最大突出煤量2800吨，瓦斯量80.55万m3；发生瓦斯爆炸事故2起。建矿至今矿井事故累计死亡502人，其中瓦斯事故死亡251人，占矿井事故死亡总人数的50%。矿井严峻的安全生产形势警示我们：瓦斯不治，矿无宁日。因此，我们痛下决心，开展了长期的瓦斯抽采攻坚工作。从1959年开始建立简陋的瓦斯抽采系统，到70年代形成的具有一定可靠度的瓦斯抽采系统，再到80年代进行的规模化瓦斯抽采，中梁山人经过40多年的不懈努力和探索，逐步形成了较为完善的瓦斯抽采技术和系统。随着矿井瓦斯抽采工作的深入，中梁山人进一步牢固地树立了瓦斯抽采“既是生命工程，又是资源工程”的意识，强化了矿井的瓦斯抽采工作，矿井的瓦斯抽采量和吨煤瓦斯抽采量逐年上升（见图2、图3），瓦斯抽采效果日益明显，矿井安全生产状况持续稳定好转。到目前为止，南矿安全生产周期已达1800余天，北矿安全生产周期也超过了700天，北矿已经连续15年没有发生煤与瓦斯突出事故。同时，我们将抽出的矿井瓦斯进行充分利用，为城市居民和企市业单位提供了大量的清洁能源（瓦斯），保护了环境，创造了效益。 图3 吨煤瓦斯抽采量增长曲线 图2 矿井瓦斯抽采量增长情况二、坚持“先抽后采”原则，全面实施网格式立体瓦斯抽采（一）坚持“抽采跟着掘进走”，实施石门网格式钻孔集中预抽矿井开拓方式：平硐、立井混合式。在距K10煤层10-25m的底板灰岩中布置一条专用瓦斯抽采巷（东西翼各一条），在抽采巷中每隔300m布置一个石门，当抽采巷掘至石门位置时，必须立即进行石门网格式预抽钻孔的施工，即抽采钻孔必须随着抽采巷的掘进而施工。施工完毕，立即封孔进行瓦斯集中抽采。抽采至少120天，并符合其它相关规定后，才进行石门揭煤的掘进工作。图(a) 立面图图(b) K1终孔层面图图4 石门瓦斯抽采钻孔示意图石门网格式钻孔集中预抽方法：当石门掘至距突出煤层15m以外时，对石门上部及两侧9m、下部2m范围内布置穿透煤层群的网格式抽采钻孔，终孔间距3m（见图4），抽采钻孔数33-70个。这样，在石门周边形成走向长21m，倾斜长15m的瓦斯抽采区，抽采孔控制范围为石门断面的40余倍。通过对石门及周边煤层瓦斯采用网格式钻孔的集中抽采，使煤体瓦斯得到释放，降低了瓦斯潜能；瓦斯释放后煤体产生收缩变形，造成卸压，使弹性能和地应力降低；煤体收缩变形与地应力的降低又引起煤层透气性增加，降低了瓦斯压力梯度，释放瓦斯后的煤体力学强度增加，从而消除了突出危险。（二）坚持“坚持开采跟着抽采走”，实施区域性网格式钻孔预抽瓦斯采区巷道布置前，必须在专用瓦斯抽采巷道中施工穿透各煤层的瓦斯抽采钻孔，然后并网进行瓦斯抽采。区域抽采至少半年以后才能安排K2保护层工作面巷道的掘进，巷道掘完且该区域必须抽采至少一年以后，才能进行K2保护层的开采，即保护层的开采必须经充分的区域性网格式预抽。同时，K2保护层开采前，必须提前布置好卸压瓦斯抽采钻孔。随着保护层的开采，邻近煤层的卸压瓦斯通过卸压瓦斯抽采钻孔抽入瓦斯管道，有效地防止卸压瓦斯突然涌入保护层采煤工作面，造成瓦斯事故的发生。1、区域性网格式预抽方法在茅口灰岩中设计施工一条专用瓦斯抽采巷道，抽采钻场布置抽采巷道中，每隔40m施工一个钻场，每个钻场施工16-24个穿透各煤层的钻孔，钻孔孔径75-150mm，钻孔最大深度约120米，终孔间距10m。（见图5）图a 立面图图b 平面图图图c K3煤层终孔层面图图5 +60NC3-C4抽采钻孔示意图2、卸压瓦斯抽采方法在布置区域性网格式预抽钻孔时，只设计约三分之一的钻孔穿过K2保护层进入K1煤层，其它钻孔既作为区域性网格式预抽钻孔，又作为卸压瓦斯抽采钻孔。当K2保护层开采时，邻近煤层卸压瓦斯即通过这些钻孔进行抽采。矿井卸压瓦斯抽采钻孔的终孔间距为10-15m，抽采负压为10-15KPa。（见图6）图6 卸压瓦斯抽采示意图（三）坚持“采煤与采气并重”原则，全面实施多种方式瓦斯抽采1、采空区抽采为解决保护层工作面瓦斯超限问题，中梁山矿井对采空区的瓦斯进行了抽采。采空区瓦斯抽采分为石门密闭直接插管抽采法和钻孔抽采法两种。（见图7）图7 石门密闭直接插管抽采示意图2、地质构造带和岩体瓦斯抽采（1）地质构造带一般富含瓦斯，瓦斯沿断层面大量积聚，并通过断层面流动到采掘生产区域，对作业人员造成较大的安全威胁。通过针对断层地带施工一定数量的钻孔进行瓦斯抽采，可以抽出大量的瓦斯。如北矿对220SEC5东外翼F17断层（非煤系地层）布置钻孔，对断层带富含的瓦斯抽采了20个月，抽采瓦斯量达40万m3。不但保证了相邻工作面作业人员的安全，还充分开采了瓦斯资源。（2）由于中梁山井田特殊的地质构造造成岩体内的赋存大量瓦斯，对这部份瓦斯的抽采十分重要。如：北矿150水平北西五石门茅口巷施工岩石抽采钻孔，随即接入直径为50mm的铁管进行抽采，孔内瓦斯浓度达90以上。经过240天的抽采，共抽出混合瓦斯量19万m3。 3、地面钻孔瓦斯抽采1999年在南矿地面施工两个钻孔进行了抽采，抽采时间近4年，抽采瓦斯量达100万m3。到目前为止，通过全面实施网格式立体瓦斯抽采，南矿、北矿共有瓦斯抽采钻场350个，钻孔3355个，其中预抽钻场210个，预抽钻孔2790个，占抽采钻孔总数的83.2%。矿井抽采瓦斯浓度35-47，单孔平均抽采量0.02 -0.1m3/min。预抽瓦斯量占抽采总量的55%，卸压瓦斯抽采占20%，地质构造带瓦斯抽采占15%，其它方式抽采占10%。近年完成瓦斯抽采钻孔工程量6.5万m/a以上，抽采量约3700万m3/a，吨煤瓦斯抽采量达75m3以上，矿井瓦斯抽采率达65%左右。三、全面落实瓦斯抽采方针，形成瓦斯抽采科学理念（一）全面落实瓦斯抽采方针按照国家制定的瓦斯抽采方针，中梁山矿结合多年的抽采实际，总结并全面实施了适合中梁山特点的瓦斯抽采十二字措施：“密钻孔，严密封，综合抽，长期抽”。“密钻孔”：形成网格状密集的瓦斯抽采钻孔，对各煤层瓦斯进行全面抽采。“严密封”：钻孔开孔布置于坚硬致密的岩石，在岩体破碎的地点还必须采用水泥砂浆对岩体表面喷浆密封；采用机械封孔，封孔深度于3米。“综合抽”：采用网格式钻孔立体瓦斯抽采技术对矿井进行全面抽采。主要方式有五种：原始煤体瓦斯预抽（含石门钻孔集中抽采瓦斯）、卸压瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采、地质构造带和岩体瓦斯抽采、地面钻孔抽采瓦斯等五种方式。网格式抽采钻孔的布置方式和五种主要的瓦斯抽采方式相结合，形成了具有中梁山煤电气公司特色的网格式立体瓦斯抽采模式。“长期抽”：生产实践中，网格式抽采钻孔少则抽采3-5年，多则抽采8-10年（最长达12年）后，再进行保护层采区首采层巷道的施工，然后进行采区首采层（保护层）的开采。抽采区域必须超前首采工作面300-600米以上。首采工作面（K2保护层）采完后，再开采K1煤层，然后才开采K3K10煤层。（二）始终坚持“先抽后采原则”，形成正确的瓦斯抽采理念在长期的瓦斯抽采和生产实践中，中梁山矿牢固树立了“先抽后采”的思想，在矿井全面实施了网格式立体瓦斯抽采技术。在瓦斯抽采工作中，我们坚持了“三不准”原则：“不抽四月不准揭（石门），不抽半年不准掘（保护层），不抽一年不准采（保护层）”。同时，还逐步形成了以下瓦斯抽采的理念：“多抽一方瓦斯，少担一分风险”、“抽采跟着掘进走，开采跟着抽采走，预抽达标才开采”、“采煤与采气并重，煤岩瓦斯抽采并重，抽采与利用并重”等。从根本上为矿井瓦斯灾害的治理奠定了基础。四、瓦斯治理工作体会中梁山几十年治理瓦斯的发展史，既充满了血泪，又充满了斗争。对瓦斯的认识和治理经历了从“不识庐山”到“初识庐山”，从“认清庐山”到“治理庐山”两个重要发展阶段。其间得到煤炭行业高层领导的深切关心和大力支持，所取得的成果凝结着全国煤炭战线众多兄弟单位、科研院校及中梁山两三代科技人员的心血和智慧。我们当代中梁山人将深刻铭记，更是从中获得了深刻启示。（一）尊重客观规律，坚持先抽后采与矿井瓦斯灾害作斗争必须尊重客观规律，按规律办事，切忌主观蛮干，不讲科学。中梁山矿上世纪五六十年代之所以瓦斯伤亡事故频发，主要原因是对瓦斯灾害的认识不足，重生产轻安全思想严重，不尊重客观规律，一度造成矿井安全生产局面十分被动。历次瓦斯事故发生的根本原因是瓦斯抽采工作未落实。血的事故警醒我们：要想遏制瓦斯重特大事故，必须老老实实坚持“先抽后采”，没有其它任何捷径可走。（二）科学研究与实践是促进矿井安全的法宝中梁山的发展史，从很大程度上讲是防治矿井自然灾害的科研史。中梁山历年来共承接国家科委、煤炭部、省市煤管局等上级下达的科研项目97项，主要是“煤与瓦斯突出机理和预防研究、瓦斯预测预报研究”等瓦斯治理方面的项目。在与有关大专院校科研单位的合作下，共有21项成果居全国行业先进水平，有17项成果获部省市科技进步奖。中梁山人还在实践中不断总结瓦斯防治措施，1959年提出了防治瓦斯“教、管、开、抽、探、风、堵、断、停”的“九字”措施，1975年又总结完善概括了“检、震、开、抽、探、风、遥、断、预、用”的“十字”措施，在瓦斯抽采实践中逐步发展成了现在的“密钻孔，严密封，综合抽，长期抽”十二字措施。通过不断的科学研究、探索、实践，使我们逐渐地把握了矿井自然灾害的有关规律，从被自然左右向左右自然迈进，并品尝体验到了科学技术给我们带来的甜头和喜悦。（三）抗灾治本必须要有高层的重视和决心中梁山从历史到现实始终都得到了上级的全力支持与帮助。中梁山矿产能规模小，灾害又严重，之所以还能够生存到今天，瓦斯防治利用有所成就，其原因就在于此，且历史是最好的见证。上世纪60年代原煤炭部为解决中梁山灾害曾召开二次专题部务会研究，部长张霖之及历任领导经常来中梁山视察，并指出“中梁山煤矿的特点在西南有代表性，中梁山的问题解决了，西南其它煤矿的问题也就解决了”。最近，国务院秘书长华建敏、国家煤矿安监局赵铁锤局长、重庆市委书记汪洋、市长王鸿举等领导也先后亲临我矿视察，充分体现了党和国家对我们的关心、支持与肯定。我们将更加努力工作，抓好瓦斯等灾害防治，不辜负领导的期望。（四）瓦斯抽采既是生命工程，又是资源工程中梁山瓦斯储量丰富、瓦斯灾害严重，治理成本极高，但紧邻城市，利用前景好。上世纪80年代，在重庆市政府支持下，中梁山瓦斯民用工程峻工，矿井瓦斯抽出不再排往大气，而直接供民用。目前供气区域已达60平方公里，管网长度280公里，工业与民用8万多户，惠及城乡居民20多万人。公司年利用瓦斯3700-4000万立方米，年收入约3500万元。十余年来，已累计利用瓦斯5.19亿立方米，相当于节省标煤100万吨，实现瓦斯收入2.6亿元，为地区经济建设及环境保护发挥了重要作用。目前我们正在打算调整瓦斯抽采格局，在原始煤体瓦斯预抽已达安全境界条件下，强化采区抽采，提高采区瓦斯抽采率，一方面使采区瓦斯尽可能为我所用，另一方面保证今后长期有较稳定的瓦斯气源。尽管我们在瓦斯抽采方面做了一些工作，取得了一定成绩，积累了一定的经验，但与