冀中能源峰峰集团矿井瓦斯综合治理体系建设_孟宪营.pdf

第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.10 Oct. 2020 冀中能源峰峰集团矿井瓦斯综合治理体系建设 孟宪营 （冀中能源峰峰集团有限公司， 河北 邯郸 056107） 摘要 针对峰峰集团矿井地质条件复杂， 保护层开采难度大， 主采 2 号煤层透气性低等特点， 峰峰集团从组织机构、 工作职责、 管理制度、 应急处置预案和督导检查落实等方面， 完善了瓦斯 综合治理体系， 建立健全了以强化瓦斯抽采为重点的瓦斯治理体系、 以强化 “一矿一策、 一面一 策” 为重点的管理体系和以强化各级管理人员责任落实和相关岗位员工规范操作的管理考核体 系。通过体系的建设和技术的突破， 矿井瓦斯超限事故实现了大幅度的降低， 杜绝了瓦斯事故， 为峰峰集团矿井安全高效生产奠定了坚实的基础。 关键词 矿井瓦斯； 综合治理； 技术体系； 管理体系； 考核体系 中图分类号 TD712文献标志码 B文章编号 1003-496X （2020 ） 10-0082-05 Construction of Mine Gas Comprehensive Control System in Jizhong Energy Fengfeng Group MENG Xianying （Jizhong Energy Fengfeng Group Company Limited, Handan 056107, China） Abstract In view of the complex geological conditions of Fengfeng Group mines, the difficulty of mining the protective layer and the low permeability of No.2 coal seam, Fengfeng Group has improved the comprehensive gas control system from the aspects of organization, work responsibilities, management system, emergency response plan, supervision, inspection and implementation. Fengfeng Group established and improved a gas control system focusing on gas drainage, a management system focusing on“one mine, one policy”and a management assessment system focusing on the implementation of the responsibilities of managers at all levels and the standardized operation of employees at relevant posts. Through the construction of the system and the breakthrough of technology, the mine gas overrun accident has been greatly reduced, and the gas accident has been eliminated, which has laid a solid foundation for the safe and efficient production of Fengfeng Group mines. Key words mine gas; comprehensive control; technical system; management system; assessment system 矿井瓦斯灾害是威胁煤矿安全生产的重大灾害 之一[1]， 它可以致人窒息死亡， 也可以导致燃烧、 爆 炸事故而摧毁矿井设备与设施，发生喷出或者突出 事故而造成大量人员伤亡。峰峰矿区是河北省范围 内煤矿瓦斯灾害最为严重的区域[2]， 所属 11 对矿井 中有 6 对为突出矿井和 2 对高瓦斯矿井。因此瓦斯 综合治理工作是峰峰矿区安全工作中的重中之重。 峰峰集团经历长时间的开采后很多矿井进入到了深 部开采， 部分矿井开采深度达 1 000 m。同时受限于 峰峰矿区地质条件复杂，保护层开采难度大，再加 上主采煤层透气性低，影响了矿井安全高效生产和 采掘接替。近年来峰峰集团通过对瓦斯防治理论研 究和工程实践，逐步建立了一套瓦斯综合治理体 系， 通过不断的完善治理体系， 科学的防治瓦斯， 确 保了矿井的安全高效生产。 1冀中能源峰峰集团矿井概况 冀中能源峰峰集团有限公司位于河北省邯郸 市， 前身是 1949 年建局的峰峰矿务局。 经过 60 多年 的发展， 峰峰集团已发展成为集采选、 电力、 焦化、 煤化工、建材等为一体的特大型煤炭企业，本部矿 井煤炭年产量约 1 600 万 t。 峰峰集团所属矿井位于 DOI10.13347/ki.mkaq.2020.010.013 孟宪营.冀中能源峰峰集团矿井瓦斯综合治理体系建设 ［J］ .煤矿安全， 2020， 51 （10 ） 82-86. MENG Xianying. Construction of Mine Gas Comprehensive Control System in Jizhong Energy Fengfeng Group ［J］ . Safety in Coal Mines, 2020, 51 （10） 82-86. 移动扫码阅读 82 Safety in Coal Mines 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Vol.51No.10 Oct. 2020 图 1九龙矿 15249S 工作面 “一面四巷” 布置图 Fig.1Layout of“one side and four lanes”in 15249S working face of Jiulong Mine 峰峰矿区，峰峰矿区位于邯郸市西部及西南部， 行 政区划属于峰峰矿区、 磁县、 武安市。峰峰矿区地理 位置位于太行山东部边缘，煤层发育时代为石炭- 二叠系，地质构造条件及水文地质条件十分复杂。 矿区内有 2、 4、 6、 7、 8、 96 层可采煤层，其中 7、 8、 9煤层和深部 6煤层受煤层基底厚约 600 m 的 奥灰含水层水威胁不能开采， 现只开采 2、 4和浅部 6煤层。本部现有生产矿井 11 对， 其中煤与瓦斯突 出矿井 6 对，高瓦斯矿井 2 对，突出矿井占 1/2 以 上。矿井煤层瓦斯含量为 2～22 m3/t，瓦斯压力为 0.1～1.5 MPa， 瓦斯涌出绝对量 260 m3/min 左右。随 着采深的继续加大， 瓦斯含量和压力也随之增加。 2瓦斯综合治理体系建设 2.1以强化瓦斯抽采为重点的瓦斯治理体系 随着峰峰集团各矿井采深的不断延深，受奥灰 水及地质构造影响， 突出矿井 4煤层保护层工作面 将逐步不可采，深部地区将成为峰峰集团下一步瓦 斯治理的重点及难点。为了应对瓦斯治理难点， 逐 步形成了以强化瓦斯抽采为重点的瓦斯治理体系， 即突出矿井具备保护层工作面开采条件的地区， 必须严格落实保护层开采瓦斯治理模式[3]， 并对上 覆突出煤层工作面进行瓦斯抽采。 对突出矿井 2煤 层深部地区不具备保护层工作面开采条件的，严格 落实顶 （底） 板瓦斯治理巷的瓦斯治理模式， 并要求 顶 （底） 板瓦斯治理巷道必须贯穿整个开采块段。逐 步形成 “一面多巷” 的工作面布置方式， 以满足 2煤 层工作面的瓦斯抽采需要。为开展以强化瓦斯抽采 为重点的瓦斯治理体系工作，主要采取以下瓦斯治 理措施 1） 大力推进保护层开采。突出矿井具备保护层 工作面开采条件的地区，必须进行保护层开采。保 护层工作面实现了沿空留巷 “Y” 型通风， 取消了阶 段煤柱，利用留巷进行瓦斯抽采，取得了很好的效 果。同时推广在保护层工作面两巷施工网格式走向 穿层长钻孔抽采卸压瓦斯的技术[4-6]， 解决保护层开 采期间工作面瓦斯超限问题，同时也通过对卸压瓦 斯的抽采，解决被保护层的煤与瓦斯突出问题， 最 大限度地降低被保护层的吨煤瓦斯含量，保证被保 护层开采期间的安全。8469 两巷施工网格式走向穿 层长钻孔后，能及时截抽上覆大煤卸压瓦斯，瓦斯 抽采浓度为 40～90，瓦斯抽采量平均为 10～15 m3/min， 最高达到 17 m3/min。工作面上隅角瓦斯浓 度为 0.1～0.3，回风巷瓦斯浓度为 0.1～0.2， 其上覆 2 号煤层残存瓦斯含量为 5.05 m3/t，瓦斯治 理效果非常明显。 2） “一面多巷” 瓦斯综合治理。突出矿井 2煤层 深度地区不具备保护层工作面开采条件的，严格落 实顶 （底） 板瓦斯治理巷的瓦斯治理模式。逐步形成 “一面多巷” 的工作面布置方式。根据工作面长度布 置 1～2 条底板瓦斯治理巷， 并在底板巷中施工穿层 钻孔抽采瓦斯；工作面布置 2 条煤巷，施工顺层钻 孔； 在工作面顶板布置顶抽巷， 用于抽采卸压瓦斯。 该技术在峰峰集团九龙矿 15249S 工作面实施， 九龙 矿 15249S 工作面 “一面四巷” 布置图如图 1。工作面 设计走向 779 m， 倾向 159 m， 在底板巷的巷道内施 工穿层钻孔， 钻孔间距 6 m， 每组钻孔 8～12 个。 经过 底板巷抽采， 残存瓦斯含量降至 4 m3/t 左右， 基本解 决了煤与瓦斯突出问题， 保证工作面正常回采。 3） 矿井瓦斯抽采精细化示范矿井建设。为了提 高瓦斯抽采效果， 峰峰集团本部所属高瓦斯、 突出矿 井均制定了瓦斯抽采精细化示范矿井建设方案， 从 制度、 装备、 技术、 考核等方面进行详细的规划， 在 制度方面建立健全矿井瓦斯抽采专业机构及管理 制度， 增加了奖惩考核项目； 在装备方面 增加了千 米定向钻机、履带式大功率钻机、水力冲孔成套装 备、 惰性气体爆破成套设备、 随钻测斜装备等先进装 备， 进一步提高机械化水平； 在技术方面 采用了定 向长钻孔瓦斯抽采[7-8]、 水力冲孔增透[9-10]、 惰性气体 爆破预裂[11]、“两堵一注” 封孔等先进的抽采技术成 果， 取得了良好的抽采效果； 在考核方面 所属高瓦 斯、突出矿井均建设了钻孔施工视频监控系统， 确 保钻孔施工到位，同时建成了抽采效果自动评判系 统， 实现消突效果的自动评价。 4） 回采工作面瓦斯综合治理技术的应用。为了 解决回采工作面瓦斯问题，现峰峰集团采用高位钻 孔抽采技术和上隅角隔离墙预留管采空区抽采技 术相结合的综合治理措施。回采工作面瓦斯综合治 83 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.10 Oct. 2020 图 4瓦斯治理管理体系 Fig.4Gas control management system 图 2回采工作面瓦斯治理技术 Fig.2Gas control technology of working face 理技术如图 2。高位钻孔抽采技术主要在运料巷下 帮， 沿走向方向上约 50 m 布置 1 个钻场， 每个钻场 钻孔成扇形布置， 布置 10～20 个高位钻孔。终孔位 置分 3 列布置，第 1 列钻孔压茬前一钻场 50 m， 第 2 列钻孔压茬前一钻场 30 m， 第 3 列钻孔压茬前一 钻场 10 m。上隅角隔离墙预留管采空区抽采技术 指在工作面上隅角未放顶前， 把上隅角及回风巷浮 煤清理干净，将管径不低于 准300～准500 mm 的管路 布置在采空区侧巷道上帮，每隔 20 m 左右安装 1 个抽采用 “莲蓬头” ， 摆设木垛进行保护。当工作面 推过第 1 个管路的 “莲蓬头” 埋压 3～5 m 时开始抽 采， 及时调整抽采流量和负压， 可较好地解决工作 面回风流和上隅角局部瓦斯超限问题。技术在多个 矿井使用， 以羊东矿 8269 工作面为例， 抽采瓦斯浓 度 30～40， 纯量达到 6～8 m3/min， 回风巷瓦斯浓 度保持在 0.3左右， 确保了工作面安全高效回采。 5） 顶板走向水平长钻孔抽采技术。顶板走向水 平长钻孔抽采技术采用全液压定向钻机在距离巷 帮 35 m，高度距顶板约 17 m 的砂岩层位置施工多 个长达 300400 m 的长钻孔进行抽采。以大淑村矿 172107 工作面为例，在 172107 工作面煤层顶板上 覆岩层的裂隙带施工 4 个高位定向钻孔，顶板走向 水平长钻孔抽采技术如图 3。采用走向水平长钻孔 后， 抽采量稳定在 2.5～4.2 m3/min， 并且抽采量能保 持长时间稳定， 不出现高顶钻场周期性衰减情况。 2.2 “一矿一策、 一面一策” 管理体系 峰峰集团建立的了以强化“一矿一策、一面一 策” 为重点的管理体系， 瓦斯治理管理体系包括矿井 “一矿一策、一面一策”系列管理和“双级管控” 模 式。瓦斯治理管理体系如图 4。 2.2.1矿井“一矿一策、 一面一策” 管理 峰峰集团所属本部高瓦斯、突出矿井均按要求 编制了 “一矿一策、 一面一策” 瓦斯治理工作方案， 集 团公司以正式公文予以批复，细化了矿井年度瓦斯 治理工作目标， 并将各项任务按月分解， 集团公司进 行月度调度、 季度考核， 明确了矿长为瓦斯治理工作 第一责任人，通风副矿长为瓦斯治理现场落实管理 第一责任人的管理制度。每季度对各矿井执行情况 进行现场督导检查，对完成较好单位党政正职和副 总师以上相关人员给予奖励，对未完成计划指标的 进行处罚。每一季度组织突出矿井召开防突例会和 一通三防总工例会， 对防突措施落实情况进行会诊。 2.2.2 “双级管控” 模式 建立公司和矿井两级风险预控和隐患排查制 度。 在风险管控方面 集团公司每月度搜集各矿井存 在的风险情况，特别关注石门揭煤、采掘应力集中 区、 过断层、 巷道贯通、 工作面初采初放等风险较高 地点， 制定风险管控措施， 要求矿井在人员、 技术、 措 施、 资金、 时限五方面积极落实。矿井在进行风险排 查后， 结合集团公司下达的风险提示， 确保做到管控 措施 “五到位” 。 在隐患排查方面 公司每季度开展 “一通三防” 专业业务保安考核工作，并专门制定了考核工作标 准。排查内容主要包含 “一通三防” 各系统情况， 瓦 斯治理制度完善情况， 措施的落实情况， 是否出现重 大隐患等，通过对上述内容的排查确保制定的瓦斯 治理措施落实到位。同时开展每周 “剖析诊断” 2 个 矿井， 对矿井存在的突出问题进行分析， 并督导矿井 图 3顶板走向水平长钻孔抽采技术 Fig.3Strike horizontal long borehole extraction technology in roof 84 Safety in Coal Mines 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Vol.51No.10 Oct. 2020 整改。 矿井每周开展 “一通三防” 专业检查， 每周由矿 总工程师组织通风、 生产、 技术、 安全等部门对井下 所有地区进行系统的排查。对本周排查出现的隐患 和问题制定整改措施，及时解决。同时矿井必须每 天开展通风瓦斯日分析，每天由总工程师或通风副 总组织各部门对当天的通风系统、瓦斯变化趁势、 抽采情况、 瓦斯地质情况、 自然发火情况、 安全监控 系统等进行分析， 超前采取措施， 预防事故发生。 通过风险预控和两级隐患排查减少了“一通三 防” 隐患， 确保了 “一矿一策、 一面一策” 措施的落 实， 实现了安全生产。 2.3管理考核体系 各矿井均按要求建立健全了各级管理人员瓦斯 治理工作责任落实和相关岗位员工规范操作的管理 考核体系；明确了各级管理人员的责任划分及相关 岗位员工的正规操作，细化了瓦斯治理各项工作的 考核目标及奖惩制度。重点对高瓦斯、突出矿井瓦 斯治理 “一矿一策、 一面一策” 现场执行情况进行考 核奖励，并对保护层工作面开采面积、瓦斯抽采利 用发电量、 通风巷道整修降阻工程、 顶 （底） 板瓦斯 治理巷、瓦斯抽采精细化建设、安全监控系统管理 及瓦斯超限特别规定等 8 个方面进行细化考核。 1） 保护层工作面开采面积考核。突出矿井严格 按集团公司季度下发保护层面积开采计划，完成季 度计划指标时，集团公司按如下标准给予奖励 煤 厚在 1.3 m 以上时，每平方米奖励 40 元；煤厚在 1.1～1.3 m 时， 每平方米奖励 50 元； 煤厚在 1.1 m 以 下时， 每平方米奖励 60 元。对季度未完成保护层开 采计划的矿井不予奖励， 并给予处罚， 罚款金额为 （季度计划保护层开采面积-实际开采面积） 每平 方米奖励金额/2。 2） 瓦斯抽采利用发电量考核。为实现矿井瓦斯 抽采利用最大化，集团公司对抽采矿井实行抽采瓦 斯量、利用量及抽采率执行季度考核。矿井完成集 团公司下达的季度瓦斯抽采量、利用量及抽采率计 划的前提下，集团公司按照以下标准给予工资奖 励 按瓦斯利用发电量进行考核奖励， 每 1 kWh 奖 励 0.1 元。对季度未完成计划的矿井不予奖励并给 予处罚，罚款金额为（季度计划发电量-实际完成 发电量） 0.1 元/kWh。 3） 通风巷道整修降阻工程考核。集团公司根据 矿井年初通风巷道整修及降阻计划执行季度验收、 考核制，对按计划完成通风巷道整修（扩整至原巷 道断面 2/3） 的， 集团公司将按每米 500 元标准给予 奖励，对季度未完成计划的矿井不予补贴。并给予 处罚，罚款金额为（季度计划工程量-实际完成工 程量） 每米奖励金额/2。 4） 顶 （底） 板瓦斯治理巷考核。高瓦斯、 突出矿 井须按集团公司年度、 季度下发的顶 （底） 板瓦斯抽 采巷工程计划进行安排作业。矿井完成集团公司每 季度计划指标，集团公司将按每米 3 000 元标准给 予补贴，对季度未完成计划的矿井不予补贴。并给 予处罚，罚款金额为（季度计划工程量-实际完成 工程量） 每米奖励金额/2。 5） 瓦斯抽采精细化建设考核。每季度根据集团 公司对矿井瓦斯抽采系统抽检、验收及通防业务考 核等检查情况，对瓦斯抽采矿井抽采精细化工作进 行考核， 季度末根据检查问题、 瓦斯抽采及利用完成 等情况对各瓦斯抽采矿井瓦斯抽采精细化工作进行 打分、 排名， 并兑现奖惩 第 1 名 20 万元、 第 2 名 15 万元、 第 3 名 10 万元； 对瓦斯抽采精细化考核得分 低于 80 分的矿井， 罚款 5 万元； 未完成季度瓦斯抽 采及利用量的矿井不列入奖励范围内。 6） 安全监控系统管理考核。强化现场安全监控 设备、 线路管理， 保证监控设备运行正常， 集团公司 将对安全监控设备故障率 （包括断线、 误报、 监测数 据误差大于标定值及系统联网中断超过 5 min）及 安全监控系统运行情况进行季度验收考核；季度 末，集团公司对矿井安全监控系统情况进行考核排 名， 兑现奖惩。 7） 启封密闭瓦斯排放考核。为杜绝瓦斯窒息事 故， 私自启封、 违规排放， 加强现场管理， 集团公司 对启封密闭瓦斯排放工作进行过程管控、 半年考核。 考核标准矿井每安全完成 1 次启封密闭瓦斯排放 工作， 对矿井奖励 2 万元 （累计计算） ； 对私自启封、 违章排放的， 按相关规定追究处理。 8） 强化矿井瓦斯超限考核。为了遏制矿井发生 瓦斯超限事故， 实现瓦斯 “零超限” 目标， 特制定了 强化矿井瓦斯超限事故管理特别规定 对瓦斯超限 事故进行管理和考核。大力奖励未发生瓦斯超限事 故的矿井， 对发生瓦斯超限的矿井除进行罚款外， 瓦 斯超限浓度较大时对责任主管副总工程师、主管副 职给予免职等处分，同时根据事故情节对党政主要 负责人、 分管安全领导给予记过、 降职、 免职等处理。 3结语 通过建立健全所属矿井瓦斯综合治理体系， 形 85 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.10 Oct. 2020 井施工关键技术应用 ［J］ .探矿工程， 2013， 40 （8） 10. ［7］ 李国富， 李波， 焦海滨， 等.晋城矿区煤层气三区联动 立体抽采模式 ［J］ .中国煤层气， 2014 （1） 3-7. ［8］ 武华太.煤矿区瓦斯三区联动立体抽采技术的研究和 实践 ［J］ .煤炭学报， 2011， 36 （8） 1312-1316. ［9］ 刘飞， 梁道富， 刘建林， 等.碎软煤层空气复合定向钻 进工艺技术 ［J］ .煤矿安全， 2019， 50 （7） 116-119. ［10］ 张迪， 李泉新， 方俊.集束型枝状定向钻孔群一孔两 消瓦斯抽采技术与应用 ［J］ .煤矿安全， 2018， 49 （6） 49-53. ［11］ 方俊， 刘飞， 李泉新， 等.煤矿井下碎软煤层空气复合 定向钻进技术与装备 ［J］ .煤炭科学技术， 2019， 47 （2） 224-229. ［12］ 薛伟超， 李艳增.单孔预置缝槽控制压裂裂缝扩展规 律模拟研究 ［J］ .煤矿安全， 2019， 50 （12） 158-162. ［13］ 张明杰， 张大千， 贾天让， 等.焦作煤田瓦斯赋存规律 及差异性原因分析 ［J］ .中国煤炭地质， 2016， 28 （1） 13-17. ［14］ 袁亮， 林柏泉， 杨威.我国煤矿水力化技术瓦斯治理 研究进展及发展方向 ［J］ .煤炭科学技术， 2015， 43 （1） 45-49. ［15］ 威成， 孙四清， 郑凯歌， 等.煤层高压水力割缝增透技 术地质条件适用性探讨 ［J］ .中国煤炭地质， 2017， 29 （3） 37-40. ［16］ 刘晓， 马耕， 苏现波， 等.煤矿井下水力压裂增透抽采 瓦斯存在问题分析及对策 ［J］ .河南理工大学学报 （自然科学版） ， 2016， 35 （3） 303-308. ［17］ 李国栋， 郑凯歌， 陈冬冬.赵固二矿本煤层定向长钻 孔水力压裂增透技术研究 ［J］ .煤炭工程， 2019， 51 （7） 53-57. ［18］ 龙威成， 赵乐凯， 陈冬冬， 等.顺煤层定向长钻孔水力 压裂煤层增透技术及试验研究 ［J］ .河南理工大学学 报 （自然科学版） ， 2019， 38 （3） 10-15. 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