大同煤礦集團公司--綜合治理 超前防范 把瓦斯防治工作落到實處 (2008-07-08)

1、綜合治理超前防范把瓦斯防治工作落到實處大同煤礦集團公司大同煤礦集團公司（以下簡稱同煤集團）地跨山西北部的大同、朔州、忻州三市，以大同煤田、寧武煤田、河?xùn)|煤田（北部）為資源依托，是國家規(guī)劃的13個大型煤炭基地之一，也是晉北煤炭開采開發(fā)的主體企業(yè)，2007年煤炭產(chǎn)銷量達到1.16億t。作為以煤為主的企業(yè)，同煤集團歷屆領(lǐng)導(dǎo)班子始終把搞好“一通三防”工作作為安全生產(chǎn)的重中之重，堅持“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的瓦斯治理十二字方針，建立了一整套適合本企業(yè)特點的、行之有效的“一通三防”管理制度，形成了集通風(fēng)、監(jiān)測、抽放為一體的通風(fēng)瓦斯管理體系。一、概況（一）生產(chǎn)概況同煤集團目前擁有37座煤礦43對礦井

2、，主要開采侏羅紀煤層，部分礦井開采石炭二疊紀煤層。單一薄煤層及中厚煤層采用長壁、大冒頂、后退式綜合機械化采煤法，厚煤層及特厚煤層采用綜采放頂煤的回采方法，綜合機械化程度接近100。（二）通風(fēng)瓦斯概況同煤集團43對生產(chǎn)礦井中，有5對礦井采用壓入式通風(fēng)，分別是四老溝、雁崖、挖金灣、大斗溝和王村礦，其余均采用抽出式通風(fēng)。多數(shù)礦井采用多風(fēng)井分區(qū)通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)點多、面廣，通風(fēng)管理戰(zhàn)線長、跨度大，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜。43對生產(chǎn)礦井中，有高瓦斯礦井7對，高管礦井2對，其余為低瓦斯礦井。高瓦斯和高管礦井瓦斯絕對涌出量為9.245.00m3/min，相對涌出量為2.012.11m3/t。二、回采工作面的瓦斯治理經(jīng)

3、驗和做法(一)瓦斯積聚超限原因分析多年以來，同煤集團各高瓦斯礦井和低瓦斯礦井的高瓦斯盤區(qū)在開采期間都不同程度地出現(xiàn)過回采工作面上隅角瓦斯積聚超限的現(xiàn)象。特別是近年來，隨著綜采放頂煤工藝的推廣應(yīng)用，高瓦斯礦井綜放工作面上隅角的瓦斯治理已成為困擾安全生產(chǎn)的一個難題。分析瓦斯積聚超限的原因，主要有以下兩個方面。煤體瓦斯賦存量高，工作面瓦斯涌出量大。由于采用機械化一次采全高或放頂煤開采，回采強度增大，煤體內(nèi)的瓦斯得不到提前釋放，加上采空區(qū)、頂煤冒落區(qū)、破碎區(qū)、裂隙區(qū)的存在擴大了煤體釋放瓦斯的自由面等等，導(dǎo)致工作面瓦斯涌出量急劇增大。長期以來，同煤集團各礦回采工作面通風(fēng)系統(tǒng)一直采用“U”型布置方式，工作

4、面尾部處于巷道直角拐彎區(qū)域，風(fēng)流在此處會形成渦流，容易造成上隅角附近瓦斯積聚并超限。(二)瓦斯綜合治理措施采用U+I形通風(fēng)方式治理綜放工作面上隅角瓦斯針對上隅角瓦斯主要來源于采空區(qū)這種情況，同煤集團先后在忻州窯礦、云岡礦和煤峪口礦采用U+I形通風(fēng)方式，即沿煤層頂板布置1條內(nèi)錯頂回風(fēng)巷來解決綜放面上隅角瓦斯頻繁超限的問題。利用這種方式的綜放工作面一般為五巷布臵，沿煤層底板布臵2條順槽巷作為運料和皮帶巷。沿煤層頂板布臵2條中間巷作為頂煤預(yù)爆破工藝巷。頂回風(fēng)巷沿煤層頂板布置，與回風(fēng)順槽平行并內(nèi)錯37m,工作面通風(fēng)系統(tǒng)為“3進2回”，即頂回風(fēng)巷和運料順槽回風(fēng)，其余3條巷道進風(fēng)，具體布臵見圖1、圖2。圖

5、1工作面與頂回風(fēng)巷采通前圖2工作面與頂回風(fēng)巷采通后通風(fēng)系統(tǒng)示意圖通風(fēng)系統(tǒng)示意圖采用頂回風(fēng)巷可以徹底解決工作面上隅角瓦斯超限問題，但在實際應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾方面。（1）頂回風(fēng)巷的位置及與回風(fēng)順槽的內(nèi)錯距離，可根據(jù)地質(zhì)條件適當調(diào)整對工作面開采影響不大。與底板回風(fēng)巷要求一樣，頂回風(fēng)巷內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔坏贸^1。（2）工作面通風(fēng)系統(tǒng)為“三進兩回”，考慮到防火問題,一是合理調(diào)整頂回風(fēng)巷的回風(fēng)量，使其不超過工作面風(fēng)量的2/5；二是開采期間對工作面采取氣霧阻化、注氮或灌漿等防滅火措施，確保采空區(qū)不出現(xiàn)自然發(fā)火。（3）頂回風(fēng)巷的管理應(yīng)該采取風(fēng)門上鎖、回風(fēng)繞道打柵欄、設(shè)臵警戒牌等措施。采用臨近巷道抽放法對現(xiàn)采

6、工作面采空區(qū)瓦斯進行半封閉抽放云岡礦12號煤層410盤區(qū)81001工作面瓦斯絕對涌出量為78m3/min,開采過程中上隅角瓦斯?jié)舛仍欢瘸^1，最高達4.6，通過實施利用臨近巷道對該工作面采空區(qū)瓦斯進行半封閉抽放的方案，使瓦斯得到有效治理。即從81001工作面切巷正對的南1030配風(fēng)巷鋪設(shè)一趟8吋瓦斯管路，之后從工作面切巷正對的南1030配風(fēng)巷開始每隔20m施工一組108mm鉆孔（其中第一組、第二組布置2個，間距為1m），要求鉆孔終孔口僅位于51001巷距底板3m處，鉆孔內(nèi)管路封孔后與8吋抽放管路連接，隨著工作面的推進開始抽放，抽放時最多同時對伸入采空區(qū)的3個孔進行抽放，具體見圖3。21001

7、尸onsnsnsnsnsnsns20m20m20m20m20m20m20m20m號號45鎬13號12號11號10號9#8#6號8寸塑鋼管南1030配風(fēng)巷j506-2回406-2軌圖3現(xiàn)采工作面采空區(qū)半封半瓦斯抽放示意圖采用此方法抽放后，81001工作面上隅角瓦斯?jié)舛乳_始明顯下降，最大僅為0.7。從抽放數(shù)據(jù)和現(xiàn)場鉆孔抽放位臵來看：兩孔同時抽放且末端孔伸入采空區(qū)30m位臵時，抽放效果最好，根據(jù)現(xiàn)場鉆孔位臵來看，因6號、7號鉆孔孔口正好位于51001巷頂板處，所以兩孔抽放效果最好。抽放過程中存在的主要問題是采空區(qū)頂板在垮落過程中產(chǎn)生的大量粉塵極易堵塞抽放管路,個別鉆孔孔口位臵偏低，位于巷道中部或低部

8、，直接影響抽放效果。采用對上覆鄰近采空區(qū)全封閉抽放方法治理瓦斯下泄問題永定莊礦14號煤層414盤區(qū)81414工作面在2006年6月29日中班發(fā)生瓦斯異常涌出，上隅角瓦斯?jié)舛茸罡?.7，回風(fēng)流瓦斯4，絕對瓦斯涌出量達到22.4ms/min。經(jīng)分析，瓦斯主要來源于上覆鄰近的12號煤層采空區(qū)，為此確定在12號煤層414盤區(qū)安裝移動式瓦斯抽放泵站，通過對12號煤層414盤區(qū)81412-1采空區(qū)瓦斯進行全封閉抽放抑制瓦斯下泄，從而解決14號煤層81414工作面及上隅角瓦斯超限問題。經(jīng)實施抽放措施，該礦從2006年7月3日開始，在短短的一周時間內(nèi)即抽放瓦斯14657m3，使14號煤層81414工作面上隅角

9、瓦斯?jié)舛认陆档秸Ｖ?，并恢?fù)了生產(chǎn)。采用多種抽放方式相結(jié)合，綜合治理特厚煤層綜放工作面上隅角瓦斯超限問題塔山煤礦8103綜放工作面采用U形通風(fēng)方式，配風(fēng)量24002600ms/min,絕對瓦斯涌出量達到為20ms/min，經(jīng)現(xiàn)場實測，工作面瓦斯主要來源于放煤涌出瓦斯和鄰近層涌出瓦斯。該工作面采用多種抽放方式相結(jié)合的抽放方法，使上隅角瓦斯超限問題得到了有效的治理?？傮w方案是：工作面安裝2套抽放系統(tǒng)，一套為高負壓、低流量抽放系統(tǒng)，主要承擔(dān)高位預(yù)埋立管、高位鉆孔、地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域強化抽放鉆孔的抽放任務(wù)，重點承擔(dān)抽放鄰近層與圍巖涌出瓦斯的任務(wù)；另一套為低負壓大流量抽放系統(tǒng)，與上隅角封堵墻承擔(dān)上隅角插管抽放

10、采空區(qū)涌出瓦斯任務(wù)。（1）高位預(yù)埋立管抽放方法。鉆孔布臵在5103回風(fēng)巷頂板上，開孔點距巷幫1.5m,開孔點間距l(xiāng)m,鉆孔直徑108mm鉆孔布置如圖4所示，鉆孔參數(shù)如表1所示。采用反泥漿法封孔，封孔長度20m。封孔時在抽放管前端插一段長350mm的花管。A-AA-A剖面B-B圖4高位立管抽放布置示意圖表1高位預(yù)埋立管鉆孔參數(shù)表孔號終孔點距開孔點水平投影距離/m與巷道夾角/()終孔點距巷道頂板距離/m鉆孔長度/m鉆孔傾角/()鉆孔開孔直徑/mm開孔長度/m終孔直徑/mm1號134146607010825942號1.544146637010825943號254146667010825944號2.5

11、6414669701082594(2)高位鉆孔抽放方法。高位鉆孔抽放方法與高位預(yù)埋立管抽放方法目的基本相同，都是抽放鄰近層和圍巖涌出的瓦斯。但考慮到高位預(yù)埋立管采用集中布臵，抽放影響半徑受到限制，為增加抽放裂隙帶內(nèi)瓦斯的力度，采用高位鉆孔抽放方法能增加裂隙帶抽放瓦斯的影響范圍，提高鄰近層瓦斯抽放量。由于高位預(yù)埋立管施工滯后，所以高位鉆孔是抽放鄰近層和圍巖涌出瓦斯的主要手段，這就需要高位鉆孔要打入采空區(qū)的裂隙帶內(nèi)才能達到效果。高位鉆孔在5103回風(fēng)巷內(nèi)迎著工作面推進方向布臵，在巷道頂板開孔，開孔點的施工位置如圖5(B-B)剖面圖所示，鉆孔直徑94mm,開孔直徑108mm,開孔距離18m,封孔15

12、m,具體施工參數(shù)見表2。表2高位鉆孔施工參數(shù)表孔號終孔點距回風(fēng)巷幫水平投影距離/m與巷道夾角/()終孔點距開孔點平面垂盲距離/m鉆孔長度/m鉆孔傾角/()鉆孔直徑/mm1號23.560114.431.6942號76.160115.631.3943號128.66011730.9944號1710.760117.130.8945號2213.160118.230.5946號2715.3601203094（3）瓦斯富集區(qū)域強化預(yù)抽放方法。地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域是瓦斯富集區(qū)域，在地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域打鉆孔超前釋放本煤層瓦斯，減少工作面采煤時的瓦斯涌出。特別是采煤機采到距超前鉆孔30m左右時，受超前壓力影響，煤體裂隙發(fā)育，抽

13、放量急距增大。強化預(yù)抽鉆孔施工參數(shù)見表3，鉆孔布臵圖見圖6?；仫L(fēng)順槽mmm555L-no-mm5500號3mIsmm5o.回風(fēng)順槽,60m*4刮板輸送機A-AA-A剖面圖5高位鉆孔布臵示意圖圖6本煤層預(yù)抽鉆孔示意圖表3鉆孔施工參數(shù)序號開孔高度/m與巷道夾角/（）仰角/()開孔直徑/mm開孔段長度/m終孔直徑/mm鉆孔總長/m1,3,51.2651110818941202,4,61.67591081894120（4）上隅角插管抽放方法。低負壓、大流量抽放瓦斯系統(tǒng)建成后，利用在回風(fēng)巷內(nèi)敷設(shè)500mm抽放瓦斯管道，在管路前端通過分支管連接1支2300mm鋼絲骨架膠管和2支“108mm鋼絲骨架膠管，將

14、2300mm鋼絲骨架膠管插入上隅角處封堵墻內(nèi)，另2支2108mm鋼絲骨架膠管根據(jù)上隅角瓦斯涌出實際情況，將其伸入上隅角附近的不同位臵（瓦斯涌出大的地方），對上隅角瓦斯實現(xiàn)多點抽放，截斷采空區(qū)瓦斯涌出，提高上隅角瓦斯抽放效果。300mm鋼絲骨架膠管和2支2108mm鋼絲骨架膠管在采空區(qū)內(nèi)不同位置能有效地攔截采空區(qū)瓦斯漏風(fēng)流攜帶瓦斯，徹底切斷采空區(qū)瓦斯向上隅角涌出瓦斯源，達到根治上隅角瓦斯超限目的。上隅角插管抽放方式管路連接布置方式如圖7所示。通過采用組合抽放方法，8103工作面上隅角瓦斯?jié)舛然究刂圃?.8以下。三、掘進工作面瓦斯治理經(jīng)驗?zāi)壳埃杭瘓F在長距離、大斷面巷道掘進過程中，不論高瓦斯礦

15、井還是低瓦斯礦井，全部采用2x15kW以上對旋風(fēng)機配套8001200mm柔性風(fēng)筒供風(fēng)，既保證了風(fēng)筒末端的風(fēng)量和巷道風(fēng)速符合煤礦安全規(guī)程的要求，也為稀釋工作面瓦斯提供了足夠的風(fēng)量基礎(chǔ)。從2004年起，同煤集團在以往實現(xiàn)“三專兩閉鎖”的基礎(chǔ)上，又在井下所有掘進工作面安裝了“雙局部通風(fēng)機雙電源”自動切換裝臵，保證了各類局部通風(fēng)機的正常連續(xù)運轉(zhuǎn)，大大增加了局部通風(fēng)的可靠性，通過使用這一新技術(shù)集團公司各礦的無計劃停電停風(fēng)次數(shù)、因停風(fēng)而造成的瓦斯超限次數(shù)與往年相比均有很大幅度的下降，有效地杜絕了因局部通風(fēng)機無計劃停電停風(fēng)而引起的瓦斯積聚和超限現(xiàn)象。同時雙局部通風(fēng)機雙電源自動切換的推廣應(yīng)用，也降低了因局部通

16、風(fēng)機故障給通風(fēng)工人帶來的勞動強度，有利于煤礦的安全生產(chǎn)。四、不斷完善安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)（一）在確保安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)報警、斷電、閉鎖等功能的基礎(chǔ)上，不斷擴充其實用的輔助功能同煤集團1985年開始裝備瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，隨著監(jiān)控裝備技術(shù)的發(fā)展，從2004年開始公司先后投入巨資，對所有礦井的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進行了更新改造和換代升級，2006年實現(xiàn)了礦子公司集團公司省局四級瓦斯監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)，安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)拓撲圖見圖8。圖8安全監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)拓撲圖為了更進一步加強瓦斯管理，落實好各級安全管理部門及人員的瓦斯管理責(zé)任，真正做到安全問題齊抓共管，從2006年9月起集團公司投資287.6萬元，與中國移動合作，在“瓦斯監(jiān)測監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”中安裝使用了瓦斯超限手機短信報警系統(tǒng)，將不同濃度的瓦斯超限值發(fā)送給各級各部門領(lǐng)導(dǎo)，并投入正式運行，與安全有關(guān)的各級領(lǐng)導(dǎo)可隨時隨地收到瓦斯超限保警信息，然后相應(yīng)發(fā)出處理指令，對瓦斯管理起到了很好的促進作用。（二）依靠科技進步，不斷優(yōu)化、簡化和改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)，為治理瓦斯提供了強有力的技術(shù)保證完善、合理、可靠的通風(fēng)系統(tǒng)和充足的風(fēng)量保證是治理瓦斯的前提和基礎(chǔ)同煤集團成立以來，始