大同煤矿集团公司--综合治理 超前防范 把瓦斯防治工作落到实处 (2008-07-08)

1、综合治理超前防范把瓦斯防治工作落到实处大同煤矿集团公司大同煤矿集团公司（以下简称同煤集团）地跨山西北部的大同、朔州、忻州三市，以大同煤田、宁武煤田、河东煤田（北部）为资源依托，是国家规划的13个大型煤炭基地之一，也是晋北煤炭开采开发的主体企业，2007年煤炭产销量达到1.16亿t。作为以煤为主的企业，同煤集团历届领导班子始终把搞好“一通三防”工作作为安全生产的重中之重，坚持“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理十二字方针，建立了一整套适合本企业特点的、行之有效的“一通三防”管理制度，形成了集通风、监测、抽放为一体的通风瓦斯管理体系。一、概况（一）生产概况同煤集团目前拥有37座煤矿43对矿井

2、，主要开采侏罗纪煤层，部分矿井开采石炭二叠纪煤层。单一薄煤层及中厚煤层采用长壁、大冒顶、后退式综合机械化采煤法，厚煤层及特厚煤层采用综采放顶煤的回采方法，综合机械化程度接近100。（二）通风瓦斯概况同煤集团43对生产矿井中，有5对矿井采用压入式通风，分别是四老沟、雁崖、挖金湾、大斗沟和王村矿，其余均采用抽出式通风。多数矿井采用多风井分区通风，通风系统点多、面广，通风管理战线长、跨度大，通风网络较为复杂。43对生产矿井中，有高瓦斯矿井7对，高管矿井2对，其余为低瓦斯矿井。高瓦斯和高管矿井瓦斯绝对涌出量为9.245.00m3/min，相对涌出量为2.012.11m3/t。二、回采工作面的瓦斯治理经

3、验和做法(一)瓦斯积聚超限原因分析多年以来，同煤集团各高瓦斯矿井和低瓦斯矿井的高瓦斯盘区在开采期间都不同程度地出现过回采工作面上隅角瓦斯积聚超限的现象。特别是近年来，随着综采放顶煤工艺的推广应用，高瓦斯矿井综放工作面上隅角的瓦斯治理已成为困扰安全生产的一个难题。分析瓦斯积聚超限的原因，主要有以下两个方面。煤体瓦斯赋存量高，工作面瓦斯涌出量大。由于采用机械化一次采全高或放顶煤开采，回采强度增大，煤体内的瓦斯得不到提前释放，加上采空区、顶煤冒落区、破碎区、裂隙区的存在扩大了煤体释放瓦斯的自由面等等，导致工作面瓦斯涌出量急剧增大。长期以来，同煤集团各矿回采工作面通风系统一直采用“U”型布置方式，工作

4、面尾部处于巷道直角拐弯区域，风流在此处会形成涡流，容易造成上隅角附近瓦斯积聚并超限。(二)瓦斯综合治理措施采用U+I形通风方式治理综放工作面上隅角瓦斯针对上隅角瓦斯主要来源于采空区这种情况，同煤集团先后在忻州窑矿、云冈矿和煤峪口矿采用U+I形通风方式，即沿煤层顶板布置1条内错顶回风巷来解决综放面上隅角瓦斯频繁超限的问题。利用这种方式的综放工作面一般为五巷布臵，沿煤层底板布臵2条顺槽巷作为运料和皮带巷。沿煤层顶板布臵2条中间巷作为顶煤预爆破工艺巷。顶回风巷沿煤层顶板布置，与回风顺槽平行并内错37m,工作面通风系统为“3进2回”，即顶回风巷和运料顺槽回风，其余3条巷道进风，具体布臵见图1、图2。图

5、1工作面与顶回风巷采通前图2工作面与顶回风巷采通后通风系统示意图通风系统示意图采用顶回风巷可以彻底解决工作面上隅角瓦斯超限问题，但在实际应用中应注意以下几方面。（1）顶回风巷的位置及与回风顺槽的内错距离，可根据地质条件适当调整对工作面开采影响不大。与底板回风巷要求一样，顶回风巷内风流中的瓦斯浓度不得超过1。（2）工作面通风系统为“三进两回”，考虑到防火问题,一是合理调整顶回风巷的回风量，使其不超过工作面风量的2/5；二是开采期间对工作面采取气雾阻化、注氮或灌浆等防灭火措施，确保采空区不出现自然发火。（3）顶回风巷的管理应该采取风门上锁、回风绕道打栅栏、设臵警戒牌等措施。采用临近巷道抽放法对现采

6、工作面采空区瓦斯进行半封闭抽放云冈矿12号煤层410盘区81001工作面瓦斯绝对涌出量为78m3/min,开采过程中上隅角瓦斯浓度曾一度超过1，最高达4.6，通过实施利用临近巷道对该工作面采空区瓦斯进行半封闭抽放的方案，使瓦斯得到有效治理。即从81001工作面切巷正对的南1030配风巷铺设一趟8吋瓦斯管路，之后从工作面切巷正对的南1030配风巷开始每隔20m施工一组108mm钻孔（其中第一组、第二组布置2个，间距为1m），要求钻孔终孔口仅位于51001巷距底板3m处，钻孔内管路封孔后与8吋抽放管路连接，随着工作面的推进开始抽放，抽放时最多同时对伸入采空区的3个孔进行抽放，具体见图3。21001

7、尸onsnsnsnsnsnsns20m20m20m20m20m20m20m20m号号45鎬13号12号11号10号9#8#6号8寸塑钢管南1030配风巷j506-2回406-2轨图3现采工作面采空区半封半瓦斯抽放示意图采用此方法抽放后，81001工作面上隅角瓦斯浓度开始明显下降，最大仅为0.7。从抽放数据和现场钻孔抽放位臵来看：两孔同时抽放且末端孔伸入采空区30m位臵时，抽放效果最好，根据现场钻孔位臵来看，因6号、7号钻孔孔口正好位于51001巷顶板处，所以两孔抽放效果最好。抽放过程中存在的主要问题是采空区顶板在垮落过程中产生的大量粉尘极易堵塞抽放管路,个别钻孔孔口位臵偏低，位于巷道中部或低部

8、，直接影响抽放效果。采用对上覆邻近采空区全封闭抽放方法治理瓦斯下泄问题永定庄矿14号煤层414盘区81414工作面在2006年6月29日中班发生瓦斯异常涌出，上隅角瓦斯浓度最高8.7，回风流瓦斯4，绝对瓦斯涌出量达到22.4ms/min。经分析，瓦斯主要来源于上覆邻近的12号煤层采空区，为此确定在12号煤层414盘区安装移动式瓦斯抽放泵站，通过对12号煤层414盘区81412-1采空区瓦斯进行全封闭抽放抑制瓦斯下泄，从而解决14号煤层81414工作面及上隅角瓦斯超限问题。经实施抽放措施，该矿从2006年7月3日开始，在短短的一周时间内即抽放瓦斯14657m3，使14号煤层81414工作面上隅角

9、瓦斯浓度下降到正常值，并恢复了生产。采用多种抽放方式相结合，综合治理特厚煤层综放工作面上隅角瓦斯超限问题塔山煤矿8103综放工作面采用U形通风方式，配风量24002600ms/min,绝对瓦斯涌出量达到为20ms/min，经现场实测，工作面瓦斯主要来源于放煤涌出瓦斯和邻近层涌出瓦斯。该工作面采用多种抽放方式相结合的抽放方法，使上隅角瓦斯超限问题得到了有效的治理。总体方案是：工作面安装2套抽放系统，一套为高负压、低流量抽放系统，主要承担高位预埋立管、高位钻孔、地质构造区域强化抽放钻孔的抽放任务，重点承担抽放邻近层与围岩涌出瓦斯的任务；另一套为低负压大流量抽放系统，与上隅角封堵墙承担上隅角插管抽放

10、采空区涌出瓦斯任务。（1）高位预埋立管抽放方法。钻孔布臵在5103回风巷顶板上，开孔点距巷帮1.5m,开孔点间距lm,钻孔直径108mm钻孔布置如图4所示，钻孔参数如表1所示。采用反泥浆法封孔，封孔长度20m。封孔时在抽放管前端插一段长350mm的花管。A-AA-A剖面B-B图4高位立管抽放布置示意图表1高位预埋立管钻孔参数表孔号终孔点距开孔点水平投影距离/m与巷道夹角/()终孔点距巷道顶板距离/m钻孔长度/m钻孔倾角/()钻孔开孔直径/mm开孔长度/m终孔直径/mm1号134146607010825942号1.544146637010825943号254146667010825944号2.5

11、6414669701082594(2)高位钻孔抽放方法。高位钻孔抽放方法与高位预埋立管抽放方法目的基本相同，都是抽放邻近层和围岩涌出的瓦斯。但考虑到高位预埋立管采用集中布臵，抽放影响半径受到限制，为增加抽放裂隙带内瓦斯的力度，采用高位钻孔抽放方法能增加裂隙带抽放瓦斯的影响范围，提高邻近层瓦斯抽放量。由于高位预埋立管施工滞后，所以高位钻孔是抽放邻近层和围岩涌出瓦斯的主要手段，这就需要高位钻孔要打入采空区的裂隙带内才能达到效果。高位钻孔在5103回风巷内迎着工作面推进方向布臵，在巷道顶板开孔，开孔点的施工位置如图5(B-B)剖面图所示，钻孔直径94mm,开孔直径108mm,开孔距离18m,封孔15

12、m,具体施工参数见表2。表2高位钻孔施工参数表孔号终孔点距回风巷帮水平投影距离/m与巷道夹角/()终孔点距开孔点平面垂盲距离/m钻孔长度/m钻孔倾角/()钻孔直径/mm1号23.560114.431.6942号76.160115.631.3943号128.66011730.9944号1710.760117.130.8945号2213.160118.230.5946号2715.3601203094（3）瓦斯富集区域强化预抽放方法。地质构造区域是瓦斯富集区域，在地质构造区域打钻孔超前释放本煤层瓦斯，减少工作面采煤时的瓦斯涌出。特别是采煤机采到距超前钻孔30m左右时，受超前压力影响，煤体裂隙发育，抽

13、放量急距增大。强化预抽钻孔施工参数见表3，钻孔布臵图见图6。回风顺槽mmm555L-no-mm5500号3mIsmm5o.回风顺槽,60m*4刮板输送机A-AA-A剖面图5高位钻孔布臵示意图图6本煤层预抽钻孔示意图表3钻孔施工参数序号开孔高度/m与巷道夹角/（）仰角/()开孔直径/mm开孔段长度/m终孔直径/mm钻孔总长/m1,3,51.2651110818941202,4,61.67591081894120（4）上隅角插管抽放方法。低负压、大流量抽放瓦斯系统建成后，利用在回风巷内敷设500mm抽放瓦斯管道，在管路前端通过分支管连接1支2300mm钢丝骨架胶管和2支“108mm钢丝骨架胶管，将

14、2300mm钢丝骨架胶管插入上隅角处封堵墙内，另2支2108mm钢丝骨架胶管根据上隅角瓦斯涌出实际情况，将其伸入上隅角附近的不同位臵（瓦斯涌出大的地方），对上隅角瓦斯实现多点抽放，截断采空区瓦斯涌出，提高上隅角瓦斯抽放效果。300mm钢丝骨架胶管和2支2108mm钢丝骨架胶管在采空区内不同位置能有效地拦截采空区瓦斯漏风流携带瓦斯，彻底切断采空区瓦斯向上隅角涌出瓦斯源，达到根治上隅角瓦斯超限目的。上隅角插管抽放方式管路连接布置方式如图7所示。通过采用组合抽放方法，8103工作面上隅角瓦斯浓度基本控制在0.8以下。三、掘进工作面瓦斯治理经验目前，同煤集团在长距离、大断面巷道掘进过程中，不论高瓦斯矿

15、井还是低瓦斯矿井，全部采用2x15kW以上对旋风机配套8001200mm柔性风筒供风，既保证了风筒末端的风量和巷道风速符合煤矿安全规程的要求，也为稀释工作面瓦斯提供了足够的风量基础。从2004年起，同煤集团在以往实现“三专两闭锁”的基础上，又在井下所有掘进工作面安装了“双局部通风机双电源”自动切换装臵，保证了各类局部通风机的正常连续运转，大大增加了局部通风的可靠性，通过使用这一新技术集团公司各矿的无计划停电停风次数、因停风而造成的瓦斯超限次数与往年相比均有很大幅度的下降，有效地杜绝了因局部通风机无计划停电停风而引起的瓦斯积聚和超限现象。同时双局部通风机双电源自动切换的推广应用，也降低了因局部通

16、风机故障给通风工人带来的劳动强度，有利于煤矿的安全生产。四、不断完善安全监测监控系统（一）在确保安全监测监控系统实现报警、断电、闭锁等功能的基础上，不断扩充其实用的辅助功能同煤集团1985年开始装备瓦斯监测系统，随着监控装备技术的发展，从2004年开始公司先后投入巨资，对所有矿井的监测监控系统进行了更新改造和换代升级，2006年实现了矿子公司集团公司省局四级瓦斯监测联网，安全监控系统联网拓扑图见图8。图8安全监控联网拓扑图为了更进一步加强瓦斯管理，落实好各级安全管理部门及人员的瓦斯管理责任，真正做到安全问题齐抓共管，从2006年9月起集团公司投资287.6万元，与中国移动合作，在“瓦斯监测监控联网系统”中安装使用了瓦斯超限手机短信报警系统，将不同浓度的瓦斯超限值发送给各级各部门领导，并投入正式运行，与安全有关的各级领导可随时随地收到瓦斯超限保警信息，然后相应发出处理指令，对瓦斯管理起到了很好的促进作用。（二）依靠科技进步，不断优化、简化和改造矿井通风系统，为治理瓦斯提供了强有力的技术保证完善、合理、可靠的通风系统和充足的风量保证是治理瓦斯的前提和基础同煤集团成立以来，始