朱庄瓦斯治理模式

1、淮北淮北矿业矿业股份有限公司朱庄煤股份有限公司朱庄煤矿矿 瓦斯综合治理模式瓦斯综合治理模式 朱庄煤朱庄煤矿矿 二二 O 一四年十月一四年十月 目目 录录 第一章第一章 矿矿井概况井概况.1 一、矿井基本情况 .1 二、煤层赋存情况 .1 三、瓦斯地质情况 .3 四、抽放系统 .5 第二章第二章 瓦斯治理原瓦斯治理原则则、思路、目、思路、目标标.5 一、 瓦斯治理原则.5 二、瓦斯治理思路.5 三、瓦斯治理目标.6 第三章第三章 掘掘进进工作瓦斯治理工作瓦斯治理.6 第四章第四章 采煤工作瓦斯治理采煤工作瓦斯治理.7 一、各采区瓦斯治理方法 .7 二、高位钻孔抽采 .8 三、斜交钻孔抽采 .9

2、四、顺层钻孔抽采 .9 五、采空区埋管抽采 .10 第四章第四章 瓦斯治理保障措施瓦斯治理保障措施.11 一、建立健全管理机构 .11 二、加大投入，确保瓦斯治理资金到位.11 三、严格制度落实，确保管理到位.11 四、日常管理 .12 第一章第一章 矿矿井概况井概况 一、一、矿矿井基本情况井基本情况 淮北矿业股份有限公司朱庄煤矿，位于安徽省淮北市杜集区矿山 集办事处境内，西距淮北市区约 9 公里。矿井始建于 1959 年 10 月， 1961 年 10 月建成投产，设计生产能力 75 万吨/年，服务年限 62 年； 1978 年矿井改扩建后核定生产能力 150 万吨/年。矿井井田东西长约 6

3、km，南北宽约 5km，面积约 25km2。 朱庄煤矿分三个水平开采：第一水平标高为-150m，第二水平标 高为-250m，第三水平标高为-420m，-420m 以深属三水平延深。采煤 方式为走向长壁一次采全高，顶板管理为全部垮落法。 目前矿井现有 4 个生产采区，分别是52、54、62 和63 采 区，准备采区为52上采区。 二、煤二、煤层赋层赋存情况存情况 本矿井含一般含煤层 7 层，其中可采煤层 4 层，分别为 3、4、5、6 煤层，其中 4、5、6 三个煤层为矿井主要可采煤层；不可采 煤层 3 层，分别为 1、2 及 7 煤层。现按从上而下的顺序，将各可采煤 层分述如下： （一）3 煤

4、层 位于 K2之上 40m 左右，下距 5 煤层 25m，煤厚 03.52m，平均 0.94m，可采见煤点平均厚度 1.3m。煤层结构简单，含有一层 0.30.6m 的泥岩夹矸，煤层顶板常为泥岩或粉砂岩，富含完整植物 叶片化石，底板为泥岩。本层可采范围主要分布在东部三水平一、二、 三采区。其它大面积范围内由于受岩浆侵蚀，煤层被破坏不可采。可 采性指数（Km 值）0.70.82，煤层厚度变异系数( 值)为 3260%，本 层为结构简单、不稳定，局部可采的薄煤层。 矿井内局部地段该层之上 24m，常发育一层薄煤层，厚度 01.0m，称 31煤层，厚度不稳定不可采。目前尚未开采。 （二）4 煤层 位

5、于 K2之上 25m 左右，距 5 煤 118m，一般 810m。煤厚 0.034.91m，平均 1.60m，可采见煤点平均煤厚 1.74m。煤层结构复 杂，含有一层 0.30.8m 的炭质泥岩夹矸。顶板多为灰深灰色泥岩， 次为砂岩及炭质泥岩，底板为泥岩或粉砂岩。可采区主要分布在西北 部以及中部三水平范围内，为主要可采煤层之一。不可采范围主要分 布在东南部和西南部，均受岩浆侵入破坏而变薄。可采性指数为 0.820.95，煤层厚度变异系数为 3544%，本层为结构复杂，分布较 广较稳定的中厚煤层。 （三）5 煤层 位于 K2之上 15m 左右，煤厚 0.16.37m，平均 2.44m，可采见煤

6、点平均 2.71m。煤层结构简单，局部可见 12 层夹矸，顶板多为灰色 泥岩及粉砂岩，含植物叶片化石，次为砂岩，底板多为深灰色泥岩。 本层主要可采区分布在矿井西部52、54、52上采区，其它 不可采区主要是岩浆侵入所致，致使局部煤层可分成上、中、下 23 个分层，结构趋于复杂。可采性指数为 0.650.84，煤层厚度变异系 数为 3348%，为较稳定的中厚煤层，是本矿主要可采煤层。 （四）6 煤层 位于山西组中下部，K1灰岩之上 50m 左右，K2之下 5580m。 煤厚 06.75m，平均 1.96m，可采见煤点平均煤厚 2.51m。本层主要 可采区分布在矿井东部及中部地段。除 1718 线

7、-300 以上极个别零 星有煤外，自 15 线以西为大片流水冲刷，使之煤厚变薄或无煤。本层 受岩浆侵入破坏较轻，仅 2634 线浅部近相城矿局部区有辉绿岩侵 入，影响不大。 可采性指数为 0.780.94，煤层厚度变异系数为 3463%，为结 构简单、较稳定的中厚煤层。 三、瓦斯地三、瓦斯地质质情况情况 （一）主要煤层单项指标见表 1 表表 1 主要煤主要煤层单项层单项指指标标情况情况 煤层破坏类型 瓦斯放散 初速度 /p 坚固性系数 /f 瓦斯压力（相对压力） /P（MPa） 临界值、100.50.74 3 15.8620.360.145 4 27.230.760.310 5 17.1030

8、.540.210 6 8.3790.300.340 经中国矿业大学瓦斯突出危险性鉴定： 3 煤的破坏类型属于类，最大瓦斯放散初速度Pmax=15.862 大于临界值 10，煤的最小坚固性系数 f=0.36 小于临界值 0.5，煤层最 大绝对瓦斯压力 P=0.145MPa 小于临界值 0.74MPa。因此朱庄煤矿可 见三水平 3 煤的瓦斯压力和煤层破坏类型均未超过突出临界值，仅煤 层坚固性系数和瓦斯放散初速度达到突出临界值，而只有当全部指标 达到或超过临界值，煤层才具有突出危险性，因此认定三水平 3 煤 (52上采区标高-210-310m 范围)无突出危险性。 4 煤的破坏类型属于类，最大瓦斯放

9、散初速度Pmax=27.232 大于临界值 10，煤的最小坚固性系数 f=0.76 大于临界值 0.5，煤层最 大绝对瓦斯压力 P=0.310MPa 小于临界值。因此朱庄煤矿三水平 4 煤 的瓦斯压力、煤层坚固性系数和煤层破坏类型均未超过突出临界值， 仅瓦斯放散初速度达到突出临界值，而只有当全部指标达到或超过临 界值，煤层才具有突出危险性，因此认定三水平 4 煤(52 采区标高- 250-400m 范围、54 采区标高-360-400m 范围)无突出危险性。 5 煤的破坏类型属于类，最大瓦斯放散初速度Pmax=17.103 大于临界值 10，煤的最小坚固性系数 f=0.54 大于临界值 0.5

10、，煤层最 大绝对瓦斯压力 P=0.210MPa 小于临界值。因此朱庄煤矿三水平 5 煤 的瓦斯压力、煤层坚固性系数和煤层破坏类型均未超过突出临界值， 仅瓦斯放散初速度达到突出临界值，而只有当全部指标达到或超过临 界值，煤层才具有突出危险性，因此认定三水平 5 煤(52 采区标高- 310-420m 范围、54 采区标高-310-410m 范围)无突出危险性。 6 煤的破坏类型属于类，最大瓦斯放散初速度Pmax=8.379 小 于临界值 10，煤的最小坚固性系数 f=0.30 小于临界值 0.5，煤层最大 绝对瓦斯压力 P=0.340MPa 小于临界值。因此朱庄煤矿三水平 6 煤的 瓦斯压力和瓦

11、斯放散初速度均未超过突出临界值，仅煤层坚固性系数 和煤层破坏类型达到突出临界值，而只有当全部指标达到或超过临界 值，煤层才具有突出危险性，因此认定三水平 6 煤(63 采区标高- 500-620m 范围)无突出危险性。 四、抽放系四、抽放系统统 目前,井下临时抽采系统共有五处，抽放设备为 2BEA-303 型、 2BEA-353 型两种型号的水环真空泵,进气管路直径均为 250mm，排 气管路直径为 250mm 及 315mm,配备 110KW、160KW 防爆电机以及 附属安全装置、监控装置、瓦斯抽放计量装置，满足了大功率、大管径、 多孔抽的瓦斯治理要求。矿井的瓦斯抽放方法有：上隅角埋管、高

12、位 钻孔、斜交钻孔、顺层钻孔等，抽放技术和工艺在实践中不断提高，抽 放效果越来越明显。井下五处临时抽采系统情况见表 2。 表表 2 2 抽抽采采系系统统简简介介 采采 区区抽放泵型号抽放泵型号抽放泵台数抽放泵台数 进气管进气管 路尺寸路尺寸 排气管排气管 路尺寸路尺寸 522BEA-3534250mm250mm 542BEA-3536250mm315mm 622BEA-3032250mm250mm 632BEA-3534250mm250mm 52上 2BEA-3534250mm250mm 第二章第二章 瓦斯治理原瓦斯治理原则则、思路、目、思路、目标标 一、一、 瓦斯治理原瓦斯治理原则则 合理安

13、排生产布局，做到 “三超前一同时”，确保有足够的瓦斯 治理空间和时间。 二、瓦斯治理思路二、瓦斯治理思路 以瓦斯综合治理为中心，认真贯彻落实国家 “通风可靠、抽采达 标、监控有效、管理到位”的瓦斯综合治理 “十六字”工作体系，坚持 “应抽必抽、能保尽保、区域治理、一面一策”的瓦斯综合治理工作方 针，着力构建“思想防控、技术支撑、资金保障、严格管理”的瓦斯治理 管理体系。以通风可靠为基础，以抽采达标为根本，以监控有效为手 段，以管理到位为保障，创新技术，提升装备，提高素质，强化管理， 不断提高瓦斯综合治理水平，不断完善瓦斯综合治理模式， 。 三、瓦斯治理目三、瓦斯治理目标标 （1）实现全矿瓦斯“

14、零超限”，杜绝瓦斯事故。 （2）通过技术创新达到瓦斯治理好、快、省，实现瓦斯抽采最大化、 规范化、精细化、信息化。 第三章第三章 掘掘进进工作瓦斯治理工作瓦斯治理 矿井所有掘进工作面局部通风均使用对旋式局部通风机，做到 “三专三闭锁”。根据不同煤层瓦斯涌出情况，选用不同功率的局扇。 煤巷掘进工作面均采用煤壁浅孔动压注水技术，注水孔深度 5m，封 孔器尾部深入注水眼 200mm。在治理煤尘的同时、提前释放煤壁瓦斯， 减少生产时瓦斯集中涌出。在巷道施工过程中及时掌握巷道瓦斯涌出 量、煤层赋存状态、水文地质条件等，为后期采煤工作面制定瓦斯治 理模式提供依据。 岩巷揭煤前，超前探查，探眼打设 2 个，

15、一个垂直于迎头端面，另 一个垂直于巷道底板，并检查探眼内瓦斯情况。即将揭煤时，提前变 坡，减少揭煤面积，并释放瓦斯，防止瓦斯涌出量较大。 （如图 1）巷道 过煤段、过老空（巷）要采取顶板超前管理，防止出现冒顶，造成瓦斯 积聚。 图 1 揭煤时探眼布置图 第四章第四章 采煤工作瓦斯治理采煤工作瓦斯治理 一、各采区瓦斯治理方法一、各采区瓦斯治理方法 52上采区左翼开采四煤、五煤层，右翼开采三煤（尚未开采）、 四煤层。52上采区左翼四煤、右翼三煤工作面采用高位钻孔结合斜 交钻孔、老塘埋管的抽放方法；52上采区左翼五煤、右翼四煤工作 面采用斜交钻孔、老塘埋管的抽放方法。 54 采区、52 采区主要回采

16、四、五煤层。四煤、五煤层（上覆四 煤受地质构造未开采）工作面采用高位钻孔结合斜交钻孔、老塘埋管 的抽放方法；五煤层（上覆四煤采空区）采用斜交钻孔、老塘埋管的抽 放方法。 63 采区单一煤层开采。六煤层工作面采用斜交钻孔、老塘埋管 的抽放方法，并积极尝试顺层钻孔抽放方法。 62 采区单煤层开采，62 采区上部工作面采用通风的方法即 可解决瓦斯；62 采区下部工作面采用斜交钻孔、老塘埋管的抽放方 六煤 变坡点 探眼 10 法。 二、高位二、高位钻钻孔抽采孔抽采 我矿三煤、四煤、五煤层（上覆四煤受地质构造未开采）开采期间 采用顶板高位走向钻孔，钻孔抽采利用工作面回采动压形成的顶板裂 隙通道来抽采邻近

17、层及本煤层回采后采空区上方形成的冒落带顶部 的高浓度瓦斯。在工作面风巷施工顶板高位钻场（钻场间距、参数、层 位），在钻场内迎着工作面推进方向施工高位钻孔，钻孔布置在工作 面冒落带顶部（不同煤层冒落带的高度），钻孔压茬 30 m 以上，钻孔 施工结束后全程下护壁花管（花管参数）。顶板走向高位钻孔采用“三 高三低”布孔方式（工作面的控制范围，钻孔终孔间距、高低孔高差）， 根据开采煤层覆岩破坏特性设计钻孔终孔层位，一般高孔终孔施工在 裂隙带中上部，低孔施工在火成岩底板，使高低钻孔抽放能够接替， 保证抽放连续性。高位走向长钻孔能够有效抽采采空区及上隅角瓦斯， 降低工作面瓦斯涌出量。 （如图 2） 钻场

18、距离70-80米 1# 2# 钻场距离70-80米 3# 压茬距离30米 工 作 面 机巷 风巷 B B 1# 2# A-A剖面 B-B剖面 图 2 顶板高位走向钻孔布置图 三、斜交三、斜交钻钻孔抽采孔抽采 风巷斜交钻孔瓦斯抽采原理与顶板走向钻孔瓦斯抽采类似，该项 措施作为高位钻孔抽采的补充措施。钻孔布置在工作面冒落带顶部， 保证前后钻孔压茬不小于 40m。工作面风巷布置平钻场（参数、间距、 钻孔布置、终孔层位等），平钻场的布置间距为 60 米，每组钻孔施工 完毕及时封孔并接入抽放管路，钻孔封长度不小于 5m。 （如图 3） 钻场距离60米 1# 2# 钻场距离60米 3# 压茬距离40米 工

19、 作 面 机巷 风巷 B B 1#2# A-A剖面 B-B剖面 图 3 斜交钻孔布置图 四、四、顺层钻顺层钻孔抽采孔抽采 随着54 采区、63 采区向深部开采，我矿将积极尝试顺层钻 孔抽放瓦斯。工作面形成后，在工作面风巷沿煤层倾向施工顺层钻孔， 抽采本煤层瓦斯。即在工作面风巷沿走向每 5m 施工一组顺层钻孔 （如图 4）或在平钻场内布置扇形顺层钻孔（如图 5），钻孔孔径不小于 108mm，钻孔封孔长度不小于 10m。 备 用 面 机巷 风巷 65 图 4 顺层钻孔布置示意图一 备 用 面 机巷 风巷 60m60m 图 5 顺层钻孔布置示意图二 五、采空区埋管抽采五、采空区埋管抽采（ （站管站管

20、间间距、隅角管理、管路保距、隅角管理、管路保护护登登） ） 在采煤工作面风巷预埋管路至采空区，通过移动抽采系统形成的 负压抽采采空区和上隅角积聚的瓦斯，埋入采空区的管路安装一节防 静电管路，并在抽采管路上安装 CO、CH4 等传感器。在工作面风巷 采用交替迈步的方式向采空区预埋抽采管路，交替迈步距离一般为 1520m,直接抽采采空区瓦斯，减少采空区瓦斯涌向回采工作面，消 除上隅角瓦斯超限的威胁，为工作面安全回采提供保障。 （如图 6） 区区区 瓦斯 瓦斯抽放管路 风巷 顶板岩层 直立吸气管 吸气口 图 6 采空区埋管抽放示意图 煤煤层层浅孔浅孔 动压动压注水注水 采空区瓦斯抽放采空区瓦斯抽放

21、第四章第四章 瓦斯治理保障措施瓦斯治理保障措施 一、建立健全管理机构一、建立健全管理机构 矿井有健全的瓦斯治理技术管理体系。成立了由矿长为组长的瓦 斯治理工作领导小组，设立了由总工程师为组长的技术管理体系，设 置了地测科、技术科、通风区等技术部门和机构，配备充足的专业技 术人员和管理人员，负责落实技术管理和现场管理工作。 二、加大投入，确保瓦斯治理二、加大投入，确保瓦斯治理资资金到位金到位 持续加大瓦斯治理资金和科研经费投入，坚持人、财、物优先满 足瓦斯治理，确保瓦斯治理工程实施到位、瓦斯治理设备投入到位、 瓦斯治理技术研究到位。 三、三、严严格制度落格制度落实实，确保管理到位，确保管理到位 为了保障矿井瓦斯治理的安全有效，杜绝重大瓦斯事故发生，矿 制定了一系列瓦斯管理制度，并在生产过程中严格监督落实，取得了 较好的效果。主要有以下方面： （一）瓦斯分析例会制度，每天由总工程师或通风副总主持召开瓦 斯分析会，职能科室及各相关单位参加。对生产过程中的打钻、抽采、 地质、瓦斯管理、放炮管理、防火管理等进行分析，并对生产过程中存 在的问题提出解决方案和处理方法。此制度不仅在于及时分析存在的 瓦斯问题、制定切实可行的整改办法，更重要的是能够及时实现领导 与基层之间