加强瓦斯抽放实现煤矿安全生产.doc

加强瓦斯抽放 实现煤矿安全生产 一、矿井概述 黄沙矿为省属国有煤矿，中型生产矿井，年生产能力为74万吨/年，混合式通风。位于峰峰矿区南部，距峰峰集团公司约16km，井田内交通较为方便，由彭－黄铁路彭城－黄沙运煤专线直达黄沙矿，长约7km，彭城－黄沙公路直达黄沙矿，长约10km，矿井交通较为方便。黄沙矿井田位于九山，鼓山南部之间，属剥蚀型的低丘陵地区，山头秃平，四周平缓，冲沟开阔，山与沟之间呈多级阶地出现，地形起伏多变，坎坷不平。随着生产能力的扩大及开采的增加，矿井的瓦斯涌出量逐渐增加，由低瓦斯矿井变成高瓦斯矿井，给矿井通风管理造成困难，抽放瓦斯成为矿井治理瓦斯的主要手段之一。 二、结合我矿近年来，在112123轻放工作面巷道掘进期间，瓦斯抽采方面的做法，具体阐述。 2007年我们开始112123轻放工作面的巷道掘进。掘进初期，通风工作，进行很顺利，运料巷掘进约300米的时候，掘进工作面的瓦斯开始增大，安装有两套BDF215KW局部通风机供风700m3/min，回风瓦斯含量经常达到0.9以上，并且在大面积落煤时多次发生瓦斯超限断电现象。靠加大风量排放瓦斯，降低工作面瓦斯效果并不明显，既费时又费力，达不到预期效果，严重影响掘进进度，造成工作面接替紧张，无法保障工作面安全掘进。在这种情况下，我们开始用边抽边掘的方法治理112123掘进工作面的瓦斯，取得了显著效果。保障了工作面安全掘进，最终完成工作面的掘进工作。回顾112123工作面瓦斯治理的整个过程，概括起来，主要有以下几个方面。 （一）矿领导高度重视瓦斯治理工作。自上而下从思想上，完成从低瓦斯意识向高瓦斯意识的转变，树立“大瓦斯观念”。为瓦斯治理提供有力保证。矿成立了 “瓦斯治理”领导小组，加强了领导，完善了制度，明确了责任。强化了管理。明确矿长为瓦斯治理的第一责任人，分管生产的副矿长、总工程师、安监处长、专业副总工程师、矿属各二级单位行政正职分别对本管辖区域内的瓦斯治理工作负责。专门成立了瓦斯治理科，建立健全了瓦斯治理各项管理制度，瓦斯治理科定期组织召开瓦斯治理规划的专题会，协调解决瓦斯治理规划各项事宜，并抓好落实。在管理上实行巷道掘进、钻场施工、打钻、抽采、巷道掘进的程序控制，有效地杜绝了管理上的错位和漏位，把隐患消灭在萌芽状态，杜绝了事故的发生。同时严格进行考核，严格落实“干、管”分离的有效监察机制。凡发生瓦斯超限事故，总工程师、通风副总、瓦斯治理科科长、矿调度室值班人员、通风区、安监处及相关生产单位的正区长、值班人员参加分析，追根溯源，分析问题的实质，找出超限原因，定出下一步的针对性措施，并对责任者进行处罚，有的放矢的开展工作。 （二） 瓦斯治理资金、人员的大量投入。针对矿现有抽放设备、管路等设施的现状，我们不断加大投入力度，夯实瓦斯治理的基础。先后投入大量资金购置大功率钻机、大口径抽放管路，在地面修建了永久抽放系统（同时保留井下临时抽放系统），对矿井的瓦斯监控系统进行了更新改造，实现了瓦斯抽放参数的连续监测。针对瓦斯抽放人员不足，杂活多，管理人员精力分散等问题，按实际需要配备了人员，配足配齐了抽放队各工种人员。剥离了与抽放无关的工作，实现了抽放队伍专业化。 （三） 实施分源抽放、实现综合抽放。根据瓦斯涌出来源的不同，本煤层钻孔抽放和上隅角高位钻孔抽放、上隅角埋管抽放、采空区抽放、采前预抽是黄沙矿抽采的方式。通过转变瓦斯抽采观念，实现了“应抽尽抽”。 （四） 科学研究与实践是促进瓦斯抽采的动力。通过对瓦斯抽采的实践，详细分析现场收集到得抽采数据，优化了抽采设计，逐步发展成了现在的“密钻孔、大口径、严密封、高负压、长期抽”十五字措施。研究并推广应用了单一厚煤层顶板高位裂隙抽放、边抽边掘技术，实现了生产过程中多角度、全方位、全过程的瓦斯综合抽放。 三、112123工作面瓦斯抽采 1 工作面情况简介 112123轻放工作面是集中能源峰峰集团黄沙矿位于-500水平的一个工作面，该工作面煤层厚度4.1m～4.3m。走向长度700m，倾斜长度平均为135m，煤层倾角15～19。煤层结构简单，厚度较稳定。可采储量58.6万吨，煤的硬度f1。直接顶为平均厚度3米左右的粉砂岩，老顶为平均厚度10米左右的中细粒砂岩；直接底为平均厚度6.0m粉砂岩，老底为平均厚度8.5m中细砂岩。本工作面掘进时单头瓦斯涌出量5～6.5m3 /min ，回采时瓦斯绝对涌出量预计在8～12m3 /min 。2007年中国矿业大学（北京）对黄沙矿2号煤层瓦斯基本参数进行了测定，2123工作面位于测定参数1号钻孔正下170米处，根据黄沙矿煤层瓦斯赋存情况，2123工作面瓦斯基本参数与1号钻孔相近，经过比拟分析瓦斯赋存基本参数为 煤层瓦斯含量在4.11～5.36m3/t；瓦斯压力0.4MPa；瓦斯流量衰减系数α为0.0223d-1；煤层透气性系数λ为13.6m2/MPa-2.d-1。根据煤层抽放难易程度表（表一）得知, 黄沙矿2号煤层属于高透气性容易抽采煤层。 类别 钻孔瓦斯流量衰减系数αd-1 煤层透气性系数λm2/MPa-2.d-1 容易抽放 ＜0.003 ＞10 可以抽放 0.003～0.05 10～0.1 较难抽放 ＞0.05 ＜0.1 煤层抽放难易程度表（表一） 2 抽采技术依据、原理 瓦斯抽采指标对于需要抽采瓦斯的煤层，能否抽出瓦斯和抽出率是否达到预期目的，取决于能否根据矿井的地质、采矿因素，选择恰当的抽采方法和合理的参数。抽采指标是用来衡量煤层抽采难易程度的参数，常用的指标有煤层透气性系数，百米钻孔自然涌出量和百米钻孔瓦斯流量衰减系数。 在容易抽采的煤层中抽采瓦斯时，可以抽出较多的瓦斯，抽出量较稳定，抽采效果好；在可抽采的煤层中，往往需要较长的抽采时间和较多的钻孔，才能达到抽采目的；对于较难抽采的煤层，如不采取措施增加它的透气性，是很难抽出较多瓦斯的。 抽采方法选择选择抽采方法和形式时，要考虑瓦斯来源、煤质状况、采掘因素、时间配合和抽采工艺等因素。 如果瓦斯赋存于开采层本层，即可采用钻孔或巷道预抽形式直接把瓦斯从回采层抽出。 如是瓦斯主要存在于开采层的顶、底板邻近煤层内，可以施工一些穿至邻近层的钻孔或在开采层顶底板煤岩层中掘抽采巷，用邻近层抽采钻孔或抽采巷将瓦斯抽出。 如在煤巷掘进时遇到严重的瓦斯涌出，而难以用通风处理时，则需采用在掘进工作面打超前钻孔边抽边掘的方法来解决。 如煤层透气性低，利用钻孔或巷道不易直接抽出瓦斯，则需采用人为改变煤层透气性的方法加以解决。 黄沙矿矿井煤层瓦斯赋存情况 黄沙矿目前只开采2号煤层，瓦斯只存在于本煤层中，顶底板岩层主要为粉砂岩、砂质泥岩和砂岩，只含有微量瓦斯（岩巷掘进瓦斯涌出量不到0.2m3/min）。邻近的1号和3号煤层与2号煤层间距分别平均为24.37米和35.34米，且为低瓦斯煤层。 根据以上因素，2123工作面在掘进期间选择在本煤层巷道两帮做钻场边抽边掘的抽采方式来解决瓦斯问题。 在本煤层巷道两帮做钻场边抽边掘的抽采工艺，即在采动影响下，由于围岩应力的重新分布，形成卸压区和应力集中区。卸压区内煤层膨胀变形，透气系数大大增加，通过在巷道两帮施工钻场，沿巷道走向方向成扇形施工长钻孔抽采瓦斯。一方面可预抽巷道前方煤体瓦斯，一方面用钻孔隔离和抽采已掘进巷道周围卸压煤体内瓦斯，减少煤体向巷道空间涌出瓦斯，从而有效地降低掘进工作面回风瓦斯含量，提高工作面掘进进尺的目的。 3 钻场及钻孔布置 抽采瓦斯钻孔在巷道两帮交替布置。在掘进工作面沿巷道两帮每隔50m交替布置一个钻场，巷道前进方向左右两帮钻场间距25m。保证跟头抽采钻场与掘进工作面前头不超过5m，钻场规格为长宽高＝4.5m4m2.2m。每个钻场施工6个钻孔，钻孔间距为400mm，孔径75mm，分上、下两层布置。考虑到钻孔成孔工艺的差异，每掘进循环钻孔交叉5m，钻孔深度为55m。钻孔施工完毕，根据黄沙矿的实际情况，采用BFK-10/1.2型矿用封孔泵进行封孔，封孔深度不少于5m。封孔要求必须严密，不出现空隙、漏气现象。钻场施工完毕，对抽采钻场口进行密闭。钻场钻孔通过支管接到永久抽采系统。每天24h不间断抽采，使煤体中的瓦斯得到有效释放，从而有效地降低工作面的瓦斯含量。根据矿山压力规律及新掘巷道煤帮深处瓦斯赋存情况（见图1），钻孔控制巷道轮廓线外不小于8m，钻孔终孔位置全部落在巷道轮廓线10m的范围内。 图1 新掘巷道煤帮深处瓦斯涌出情况 由于瓦斯抽采效果和钻孔直径的大小有直接的关系，因此采取较大的钻孔直径，钻孔直径不低于φ75mm。根据瓦斯抽采管理规范的要求，卸压煤层瓦斯钻孔孔口负压应大于6.7 kpa。抽采负压确定为7kpa。钻场和钻孔布置见图2。 图2 钻场和钻孔布置图 4 抽采管路的连接 钻场瓦斯管可用高压胶皮软管通过抽采多通连接，然后钻场瓦斯管与巷道中的分区瓦斯抽采支管连接，高压胶皮软管的尺寸可根据封孔套管的直径选择，高压胶管不能拐120以下的急弯。每个钻场抽采瓦斯管为一组，每组用三通与主管路相连接；三通再与汇总管用高压胶皮软管连接，每一汇总管接6个抽采钻孔，抽采瓦斯管与汇总管用高压胶皮软管连接，每个抽采孔接一个阀门，每一个钻场接一个流量计、及放水器，流量计及放水器接到汇总管与6寸管之间见图3。 图3 钻场抽采管与瓦斯管路连结示意图 5 抽采系统的监测、监控 为了有效的掌握瓦斯抽采钻孔的瓦斯浓度，流量等技术参数，必须及时配备瓦斯抽采管道参数测定仪、板孔流量计、配合瓦斯抽采监测、监控系统，实现瓦斯抽采系统的合理、科学、有效管理,确保安全生产。 6效果分析 以2123溜子道施工完第十三个钻场时瓦斯抽采情况为例 工作面已掘进640米,两套BDF215KW局部通风机供风700m3/min，回风瓦斯浓度0.7，风排瓦斯4.9m3/min，各钻场瓦斯抽采情况为 2007年11月16日测各钻孔数据 钻场号 距前头距离m 抽采流量m3/min 抽采瓦斯浓度 抽采瓦斯量m3/min 13 25 1.21 52 0.63 12 45 0.70 46 0.32 11 65 0.48 33 0.16 10 85 0.50 18 0.09 9 105 0.31 26 0.08 8 125 0.16 32 0.05 7 145 0.14 22 0.03 6 165 0.04 19 0.007 5 185 - 24 - 4 215 - 16 - 3 235 - 28 - 2 255 - 25 - 1 275 - - - 瓦斯总抽采量 1.37 备注风排瓦斯量4.9m3/min,瓦斯抽采率22 由上表知单头风排瓦斯4.9m3/min，瓦斯抽采量1.37m3/min，瓦斯抽采率22。如果不进行瓦斯抽采，则风排瓦斯量在6.27m3/min，回风浓度也达到0.90％。由于钻场钻孔拦截了部分巷道周边煤体涌入巷道的瓦斯，大大降低了风流中的瓦斯浓度，杜绝了瓦斯超限现象。在未实施边抽边掘技术时，发生瓦斯超限多次，平均瓦斯报警9.5次/周，回风浓度也达到0.90％。在采取边抽边掘措施后，没有发生一次瓦斯超限事故，瓦斯浓度最高不超过0.85％，正常情况下为0.7％。 新掘钻孔位于工作面新掘巷道30米范围以内，煤帮因爆破松动而产生更多裂隙，积聚了大量煤体吸附瓦斯，产生了一个瓦斯富积区，此时的钻孔瓦斯抽出量因而很大，随着时间的推移，钻孔瓦斯抽出量逐渐衰减，掘进150米以后，即时间经过1个多月后钻孔的瓦斯抽采量已经很少，巷帮释放瓦斯量进入稳定期，此时可关闭后路钻场停止抽采，用以提高前头钻场的抽采负压。 通过施工长钻孔，基本能探明工作面前方的地质变化情况，对提前应付地质变化给生产带来的不便，赢得时间，同时煤体的瓦斯压力得到释放，地应力降低。 在没有执行边抽边掘措施前，平均月进尺105米，采取深孔抽采措施后，平均月进尺128米。掘进进尺稳定在120～135米/月，最高达到148米/月，掘进速度平均提高了22。工作面贯通工期比原计划提前了近3个月时间，工作面实现了正规循环，提高了掘进进度，缩短了施工工期，消除了采面接替紧张的局面。有效地降低了工作面的瓦斯浓度，保障了安全，同时降低风排瓦斯量，达到了节能减排的目的。 巷帮钻场在钻孔施工期间，容易造成局部瓦斯积聚，目前主要的解决方法是在风筒上拔风袖进行风排瓦斯。钻场施工完毕后，及时封闭钻场，从而治理钻场内局部瓦斯积聚超限问题。 112123轻放工作面巷道掘进实践证明通过采取边抽边掘技术后，既解决了工作面瓦斯超限问题，同时掘进进尺大幅度提高。边抽边掘技术是高瓦斯煤层治理瓦斯的有效措施之一。 总之，在各级领导的关心、指导和帮助下，我们在瓦斯抽采方面做了许多工作，取得了一定的经验，收到了好的效果。但我们仍清醒地认识到，黄沙矿瓦斯治理难度较大，我们未来发展的最大障碍仍然是瓦斯危害。我们目前的瓦斯综合治理手段、抽采水平与兄弟单位相比、与上级领导的要求还有一定差距。我们将认真学习兄弟单位瓦斯综合治理成功经验，依靠科技进步和管理创新，不断提高瓦斯抽采水平，开创瓦斯治理工作新局面，为实现煤矿的本质安全而努力奋斗。 12