煤矿瓦斯综合治理模式Word文件下载.docx

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⑵高位钻场抽放………………………………………………9

⑶顺层钻孔抽放………………………………………………11

⑷煤层注水……………………………………………………12

⑸工作面上隅角及采空区瓦斯管理…………………………12

⑹工作面钻场瓦斯管理………………………………………13

⑺工作面过断层瓦斯管理……………………………………13

⑻工作面日常瓦斯管理………………………………………13

四､瓦斯治理保障措施………………………………………………13

五､总结………………………………………………………………16

一､基本情况

1､矿井概况

杨庄煤矿为立井多水平联合式开采,现有4个开采水平:

一水平标高为-180m,已经报废;

二水平标高为-330m,已无可采储量;

三水平标高为-500m;

四水平标高为-800m｡煤层开采顺序为先采上层后采下层,由浅入深的方式,工作面后退式开采,全部垮落法回采,采煤方法为单一走向（倾向）采煤法｡目前矿井有NII52､III1､IV1､IV2､IV53等5个活动采区,其中IV53为准备采区｡生产格局为二综采回采（III64充填面已停采）,矿井年核定生产能力为210万吨｡

2､地质概况（煤层赋存､地质构造）

杨庄煤矿煤层主要为3､4､5､6煤层,其中3､4煤层不可采,5､6煤层为主采煤层｡截止2014年9月底,剩余可采储量956.8万吨｡其中5煤层煤厚0.39~7.16m,平均2.37m,剩余可采储量620万吨;

6煤层煤厚0.45~6.16m,平均2.32m,剩余可采储量336.8万吨｡

矿井位于闸河复式向斜的南部仰起端,煤层赋存形状总体为一扇形,南高北低,向西北倾斜;

煤层的走向为30~80°

倾向300~350°

倾角5~30°

｡矿井以褶曲构造为主,有洪庄向斜､濉溪向斜､西鲁庄背斜､戴圩孜向斜､任庄背斜､向阳沟向斜､戴庄背斜､朱暗楼向斜等,褶曲形态已查明｡断裂构造相对不发育,全矿组合断层186条,以正断层为主,有182条,逆断层仅有4条｡其中落差≥20m的断层10条,主要断层已查明｡岩浆侵入对煤厚､煤质影响较大,岩浆侵入边界已基本控制｡构造复杂程度为Ⅱ类偏复杂｡

3､瓦斯概况

杨庄煤矿为高瓦斯矿井,根据中国矿业大学对我矿5､6煤层瓦斯压力参数测定和各采区瓦斯赋存规律研究表明,煤层瓦斯压力最大相对压力为0.49Mpa｡其中5煤层瓦斯压力0.07~0.45MPa,瓦斯含量1.7~7.02m³

/t;

6煤层瓦斯压力0.05~0.49MPa,瓦斯含量2.82~6.56m³

/t｡2014年矿井瓦斯等级鉴定最大瓦斯涌出量31.77m³

/min｡建矿以来未出现瓦斯动力及瓦斯涌出异常现象,但随矿井逐步向深水平延伸,局部地段瓦斯涌出量呈现递增趋势｡其中5煤层采掘工作面瓦斯主要来源于本煤层､上覆4煤层或邻近采空区;

6煤层采掘工作面瓦斯主要来源于本煤层｡

4､瓦斯治理相关安全系统

⑴通风系统

矿井目前有新､老副井2个进风井,全矿需风量11171m3/min,总进风量12898m3/min;

有东､西二个回风井,全矿总回风量13889m3/min｡各风井均装备同等能力风机2台,一台使用､一台备用｡东风井担负Ⅲ1､Ⅳ1和Ⅳ53采区;

西风井担负Ⅲ64､Ⅳ2､NⅡ52采区｡最大通风流程为8145m,通风方式为两翼对角式,通风方法为抽出式｡

⑵瓦斯抽放系统

杨庄煤矿无地面瓦斯抽放系统和瓦斯利用项目,采煤工作面回采期间均采用局部移动瓦斯抽放系统抽放瓦斯,目前NII52､IV2､IV1等三个在用抽放泵站配备11台2BE1-353型水循环瓦斯抽放泵,额定流量80m3/min;

新建EIII51抽放泵站已正在进行安装作业,配备4台2BE1-353型水循环瓦斯抽放泵｡综采工作面风巷均布置双路抽放管分别实施高位钻孔和采空区埋管抽放相结合治理瓦斯｡钻场布置在老顶以上,施工高位抽放钻孔长120~140m,钻孔压茬30~40m以确保抽放连续性,针对局部瓦斯异常区域采取施工顺层钻孔预抽本煤层瓦斯,高位钻孔受构造影响段施工斜交孔补充抽放上隅角瓦斯｡及时分析抽采参数,合理优化抽采工艺,实行钻孔“分源计量､分源控制”,确保瓦斯抽放效果｡

我矿煤巷掘进期间瓦斯绝对涌出量均<

3.0m3/min,风排能够解决瓦斯问题,掘进期间无需进行瓦斯抽放｡巷道施工过程中及时掌握巷道瓦斯变化､煤层赋存状态等情况,采取施工超前注水释放瓦斯钻孔等针对性措施,实现预知､预防､预判,确保掘进工作安全高效生产｡

⑶监测监控系统

我矿监控系统为重庆煤科院KJ90NB监控系统,安装有瓦斯抽放计量监测系统3套,主要通风机在线监测装置2套,2013年与重庆煤科院签订矿井监测监控系统升级改造方案相关协议并实施底层控制网络扩容改造和地面监控机房升级改造,2014年联合重庆煤科院实施了东西风井风机信号上传改造｡监测监控设备安装严格按照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029）标准施工;

地面监控系统实时监测采掘工作面等地点的瓦斯浓度变化､被控设备的通､断电状态和各类传感器的运行状态,做到了监测数据及时联网､上传｡目前矿井监控系统装备量符合规定要求,系统运行稳定可靠,能够满足安全生产需要｡

二､瓦斯治理理念､思路及目标

1､瓦斯治理理念

牢固树立“只有不到位的措施､没有治不了的瓦斯”理念｡

2､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,实现矿井采掘生产与瓦斯抽采平衡｡

3､瓦斯治理目标

⑴通过瓦斯综合治理,杜绝瓦斯灾害事故,实现采掘工作面瓦斯“零”超限,确保矿井安全高效发展;

⑵坚持安全技术经济一体化论证,通过技术创新达到瓦斯治理“好､快､省”,不断丰富瓦斯治理手段,实现瓦斯抽采精细化､规范化､信息化､最大化｡

三､瓦斯治理模式

1､设计原则

⑴采掘工作面设计由总工程师组织技术､地测､机电､安监､通风等部门进行讨论研究,开展专题技术分析会,实施安全技术经济一体化论证,合理确定采掘作业方法,明确采掘接替,制定煤层瓦斯综合治理工作方案､设计和技术措施并提前上报集团公司审核｡

⑵合理优化通风系统,避免不合理通风｡工作面开切眼位置､收作线位置要避开通风高负压区,科学利用均压通风技术尽量减少回采工作面或采空区进､回风两端压差,以减少采空区漏风｡

⑶合理采掘工作面布置､开采工艺选择及煤柱留设｡沿空掘进煤柱的留设要充分考虑采空区瓦斯､地应力等因素｡

⑷充分利用邻近采掘工作面瓦斯涌出情况和掘进期间瓦斯涌出变化情况及时制定实施针对性措施｡加强掘进作业前期物探､掘进期间地质探查和瓦斯涌出分析,认真组织掘进作业期间瓦斯涌出参数收集､整理､分析､研究,为工作面回采期间制定针对性措施提供可靠依据｡

⑸针对工作面初采､遇构造､过老巷､收作等特殊时期,提前制定专项瓦斯治理设计及安全技术措施,为工作面安全､顺利回采提供有力保障｡

⑹坚持在设计源头上采取科学､合理的防范措施,杜绝设计不合理组织生产｡在工作面回采前由总工程师组织开展专题会,明确收作线与封闭墙位置､周期来压步距､顶板冒落带及上覆近距离煤层等｡

⑺矿井编制瓦斯治理十年规划,瓦斯治理工程超前于工作面实施,为瓦斯治理提供时空保障,赢得足够的瓦斯治理时间和空间｡

2､掘进工作面瓦斯治理

严格落实集团公司关于掘进工作面开工前申报制度,总工程师组织通风副总､地测副总､掘进副总､技术科和通风区等单位认真开展分析､填报掘进工作面设计､地质､瓦斯､通风等情况和瓦斯综合治理措施,掘进开工严格执行超前预警和瓦斯综合防治措施｡

⑴防突预警

杨庄煤矿5､6煤层经鉴定均为非突出煤层,建矿以来未出现瓦斯动力及瓦斯涌出异常现象,无突出危险性,但随矿井逐步向深水平延伸,局部地段瓦斯涌出量呈现递增趋势,针对高瓦斯煤巷掘进和岩巷石门揭煤均采用钻屑指标法实施超前预警｡

①石门揭煤防突预警

矿井掘进石门揭穿煤层前,距煤层顶（底）板法距15m开展地质探查探明煤层赋存情况,距煤层法距7m､5m､3m分别施工三个Φ42mm超前防突预警钻孔,钻孔穿过煤层深入揭穿煤层顶（底）板至少0.5m,控制范围巷道轮廓线外2~4m,采用钻屑指标法测定揭穿煤层瓦斯参数,只有当测定各项指标均小于临界值方可进行掘进揭穿煤层｡

图3-1掘进岩巷揭煤防突预警钻孔布置示意图

②掘进工作面防突预警

-650m标高以下高瓦斯煤巷掘进期间每30m进行一次瓦斯突出指标测定｡在正常煤巷掘进过程中,在掘进迎头煤体软分层顺煤层布置3个Φ42mm超前预测钻孔,一个钻孔布置在迎头端面中部,两侧钻孔距煤帮0.5m,钻孔深度8~10m､控制巷道轮廓线外2~4m,采用钻屑指标法进行突出危险性预测,为煤巷掘进安全生产提供技术保证｡

4m

10m

超前预测钻孔

煤层巷道

图3-2煤巷掘进工作面超前预测钻孔布置示意图

⑵煤巷掘进工作面瓦斯治理措施

①瓦斯涌出量≤0.5m³

/min的煤巷掘进工作面均采用15kw×

2局扇配合Φ600风筒供风;

0.5m³

/min<

瓦斯涌出量≤1.0m³

/min的煤巷掘进工作面均采用30kw×

2局扇配合Φ800风筒供风;

瓦斯涌出量>

1.0m³

/min或掘进距离大于1000m的煤巷掘进工作面除采用30kw×

2局扇配合Φ800风筒供风外另行补充15kw×

2局扇配合Φ600风筒辅助供风,具体按照掘进期间实际瓦斯涌出情况编制一通三防设计｡风筒出口到掘进工作面迎头的距离煤巷不大于5m､半煤巷不大于8m｡风筒出口风量必须满足局部通风设计要求,确保工作面和回风流中瓦斯浓度不超限,风速符合《规程》规定｡

②针对沿空掘进段巷道和采掘巷道内沟通采空区的封闭墙实施喷浆堵漏,沟通采空区的各类钻孔按规定进行注浆封堵,有效杜绝邻近采空区瓦斯对采掘作业期间的影响｡

③煤巷掘进工作面施工大于当班掘进进尺距至少2m､Φ75mm钻孔实施超前注水和释放煤体瓦斯,其中半煤岩巷施工3个孔（单排布置）､全煤巷施工5个孔（双排布置）,钻孔间距1m,注水时注水器尾部深入钻孔不小于1m,注水效果以邻近钻孔出水为止｡通过超前释放煤体瓦斯和增加煤体含水量降低采掘作业期间煤体瓦斯涌出量｡

④各煤层-650m标高以下高瓦斯煤巷掘进工作面每30m进行一次瓦斯突出指标测定,只有当测定指标符合规定后方可允许掘进作业｡若出现测定指标达到或超过临界值必须编制专项安全技术措施实施后进行效果验证,待治理效果验证合格后方可准许掘进｡

⑤掘进期间加强地质探查,准确分析地质资料,及时掌握煤层变化情况｡若掘进工作面揭穿煤层､遇断层或煤层变厚等特殊地质构造（顶板破碎）时,提前采取优化支护､打撞楔等超前管理及控制顶板措施,有效防止冒顶现象的发生｡

⑥通风区测气员三班检查瓦斯,工作面过构造等特殊地段､特殊时段安排专职测气员现场交接班｡

⑦掘进过老空（巷）要采取超前探查和顶板超前管理,防止出现误揭或冒顶造成瓦斯积聚｡每班开工前,在垂直迎头施工一组探眼,探眼深5m,探明老巷位置情况｡探眼布置于巷中,探眼施工期间必须有瓦斯检查员在施工地点检查瓦斯浓度,探眼施工完毕后,由瓦斯检查员对探眼口及迎头的瓦斯浓度进行检查｡对过老空（巷）巷道两帮进行喷､注浆｡

⑧加强电气设备即供电安全管理,杜绝失爆和无计划停风､停电｡局扇实现“三专､三闭锁”,掘进单位每天进行一次主备局扇切换试验,切换试验时间不小于30min｡每周进行一次供电管理检查,发现问题及时落实整改｡

⑨通风区每周对掘进工作面甲烷传感器进行调校,同时进行断电试验,确保监控有效､断电可靠,掘进单位添加机电设备必须提前通知通风区变更断电范围｡

3､采煤工作面瓦斯治理

杨庄煤矿5煤层瓦斯赋存规律研究表明瓦斯含量较高,采煤工作面主要采用上隅角迈步式埋管､高位钻孔抽放治理瓦斯,局部瓦斯异常段施工顺层钻孔和高位钻孔受影响段斜交补充钻孔抽放瓦斯｡

杨庄煤矿6煤层瓦斯赋存规律研究结果和以往6煤层采掘工作面瓦斯涌出情况表明瓦斯涌出量较小,主要采取煤壁施工钻孔实施注水释放､上下隅角充填减少老塘瓦斯影响等措施,利用风排能够满足工作面回采期间瓦斯治理需要,正常情况下无需进行瓦斯抽放｡若深水平6煤工作面掘进期间发生条带瓦斯异常涌出,则在工作面瓦斯异常段补充实施辅助斜交钻孔抽放和上隅角埋管抽放｡

⑴上隅角埋管抽放

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｡上隅角埋管采用铺设一趟10寸管路作为抽放干管,每间隔20m通过三通连接一趟8寸管路作迈步式抽放,每间隔16m添加一个“T”型站管补充抽放｡

图3-3上隅角迈步式埋管布置示意图

⑵高位钻场抽放

采煤工作面风巷施工高位钻场,钻场间距80~100m,钻场自风巷煤帮拨门按30°

~45°

起坡施工通道（宽×

高=2.8×

2.6m）至老顶层位后变平施工钻场平台,平台宽×

高×

深=3.5×

2.8×

5.0m｡在钻场内迎着工作面推进方向施工6~9个抽放钻孔,钻孔工作面老顶层位岩壁开孔,终孔位置为老顶以上裂隙带（煤层顶板以上12m~24m）,分高位､低位交错布置,钻孔长度120~140m､压茬30~40m,控制风巷以下45m｡钻孔孔径Φ108mm､开孔间距0.5~0.7m､终孔间距6~8m,孔内下Φ73mm护壁花管,孔口下10~18m､Φ108mm孔口套管实施注浆封孔,各钻孔通过混合器与8寸干管连接,各钻孔与混合器之间预留检查孔和橡胶软管用于钻孔抽放参数检查｡高位钻孔如果因煤层倾角变化和断层等构造影响时,为确保抽放效果,在受影响区域向上隅角方向分别布置一组（2~3孔）斜交钻孔作为上隅角补充抽放钻孔｡斜交钻孔自风巷顶板开孔,以穿过工作面冒落带顶部为止,各钻孔通过4寸埋吸管与8寸干管连接｡

图3-4高位钻孔布置示意图

⑶顺层钻孔抽放

为进一步降低工作面回采期间本煤层的瓦斯涌出,在工作面形成后,在风巷掘进期间瓦斯异常段沿煤层倾向施工顺层钻孔,预抽本煤层瓦斯,在工作面风巷内掘进瓦斯异常段煤帮间隔3~5m施工一组顺层钻孔,钻孔长度100m､孔径Φ94mm,孔口10~18m下Φ50mm孔口管实施注浆封孔,孔内下Φ25mm筛管,通过4寸埋吸管与8寸钻场抽放干管连接抽放,各钻孔孔口预留检查孔用于日常检查｡

图3-5顺层钻孔布置示意图

⑷煤层注水

工作面回采期间为降低煤体瓦斯单位时间内瓦斯解析量,采取距工作面20~40m期间利用抽放衰减后的瓦斯异常段顺层钻孔实施深孔注水和每天在工作面煤壁顺煤层间隔2.5m交替施工长度7m､Φ75mm注水释放钻孔,通过释放钻孔提前释放煤体瓦斯,通过注水钻孔实施浅孔注水的方式增加煤体水份,注水效果以邻近钻孔出水或煤壁渗水为止｡

⑸工作面上隅角及采空区瓦斯管理

采煤工作面上下隅角支护及时进行拆除,确保上下隅角顶板及时冒落,不能及时冒落的空间需及时用抗静电编织袋累积充填,降低老塘漏风率和杜绝上隅角瓦斯积聚空间,增加上隅角埋管抽放效果,减少采空区瓦斯影响｡针对沿空掘进段巷道和采掘巷道内沟通采空区的封闭墙均实施喷浆堵漏,沟通采空区的各类钻孔按规定进行注浆封堵,有效杜绝邻近采空区瓦斯对回采作业期间的影响｡

⑹工作面钻场瓦斯管理

采煤工作面内正常使用的钻场均采用风障导风,正在施工抽放钻孔的钻场另行加设风动局扇加强钻场内供风,三班测气员负责检查监督｡采煤工作面距钻场20~30m（钻场已基本不起作用）时拆除钻场内抽放管路｡采煤区队负责钻场充填,通风区负责预埋两趟4寸埋吸管和束管,埋吸管一头使用铁丝吊挂至钻场顶板,一头接至上隅角埋管,通过持续低负压抽放杜绝钻场内瓦斯积聚,三班测气员通过预埋束管检查钻场内瓦斯情况｡

⑺工作面过断层瓦斯管理

钻场位置设计时尽量避开断层影响区域,以防过钻场与断层期间瓦斯异常涌出相互叠加致使工作面瓦斯超限;

高位钻孔过断层如遇破碎需进行注浆确保钻孔成型和抽放效果;

过断层期间需加强顶板和两巷管理,确保通风断面满足需要,采取防漏顶措施,控制割煤速度,防止漏顶堵塞通风断面造成瓦斯超限｡

⑻工作面日常瓦斯管理

通风区三班测气员加强日常瓦斯检查,重点工作面实施现场交接班;

抽放工负责每天巡查抽放系统,及时进行排渣､放水,确保抽放系统运行稳定;

监测工每周对工作面内甲烷传感器进行调校并进行断电试验,确保监控有效､断电可靠｡安监处负责监督瓦斯综合治理措施的落实执行｡

四､瓦斯治理保障措施

1､瓦斯日分析会

执行瓦斯分析例会制度,坚持每天由总工程师主持召开瓦斯分析会,通风副总､地测副总､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､防突预警等进行分析,并对生产过程中存在的问题提出解决方案和处理方法,实现瓦斯综合治理齐抓共管,及时消除瓦斯隐患｡

2､钻孔验收

执行钻孔验收制度,各类钻孔必须严格按照设计要求施工到位,按照杨庄煤矿钻孔验收管理办法,明确各类钻孔验收的人员､程序､要求及处罚办法｡对于高位钻孔实行视频验收,对于其它钻孔实行现场联合验收｡通风区负责日常钻孔施工填图分析｡实行钻孔施工留名制,每个钻孔必须详细记录其施工时间､施工责任人､施工方位､倾角和钻孔深度等参数,实行严格的责任追究,对于打钻验收过程中弄虚作假和不负责任的,一律按规定进行处理｡

3､关键岗位人员管理

切实关键岗位人员日常管理,在生产过程中对于防突员和测气员等关键岗位进行重点跟踪管理,充分利用人员定位系统优势,对防突员和测气员进行路线跟踪和时间考察,并在效果检验单上由防突员､钻孔施工人员和现场班队长签字确认,杜绝防突员指标测试弄虚作假;

对瓦斯检查实行三对口管理,采用“一班三汇报”制度结合电话反调确保测气员无空班漏检现象｡

4､通风及瓦斯管理

采掘工作面作业期间必须采取控顶控帮措施,严防工作面出现漏顶片帮现象｡掘进局部通风机实现“三专､三闭锁”,每天由掘进单位局扇司机进行局部通风机切换试验,试验时间不小于30min｡采掘工作面“一通三防”设施实行“三化”管理,联合验收后交由使用单位属地管理,通风区负责日常监督和维护｡每周由矿组织一次“一通三防”专项检查,针对检查问题明确责任人和整改时间,安监处负责严格落实兑现｡

5､瓦斯抽放管理

严格落实瓦斯抽放管理制度,对于工作面顺层钻孔､高位钻孔和采空区埋管等加强日常维护和巡查,确保抽采系统运行稳定可靠｡对于高位钻孔和顺层钻孔每个钻孔均预留观察孔,定期对抽采钻场和钻孔进行检查,并每周对抽采系统的自动计量装置进行对比调校,确保抽采系统计量准确｡对抽采浓度和流量下降的抽采钻孔必须查明原因进行处理,防止出现漏气､堵孔等现象影响抽采效果｡

5､供电安全管理

建立机电设备和供电管理台账,所有入井电气设备必须进行防爆性能检查,严禁井下出现失爆现象,对于局部通风机和井下瓦斯抽采泵实行三专供电,采掘工作面回风流实行瓦斯浓度超过0.3%预警､0.8%报警断电｡采掘空间内封闭墙瓦斯大于3%的在墙外加设甲烷传感器,其报警､断电浓度与采掘巷道内其他甲烷传感器相同｡机电部门检修供电线路或机电设备期间不得随意停送电,必须提前联系通风区做好保障瓦斯监控设备运行应对措施;

采掘单位增减机电设备必须提前通知通风区修改断电范围,通风区每周按规定进行调校和检查,确保断电功能正常可靠｡

6､瓦斯治理培训制度

加强瓦斯综合治理教育培训,通过周五安全学习例会和班前班后会等推行全员瓦斯管理安全教育培训工作,增强培训内容的针对性､实用性,重点加强全员“一通三防”､防突知识的培训,使广大干部职工从思想认识上更加重视矿井瓦斯治理工作,从操作技能上更加熟悉矿井瓦斯治理要求,从管理手段上更加满足矿井瓦斯治理需要｡

7､瓦斯事故应急预案

建立《杨庄煤矿瓦斯事故应急预案》,每年度根据矿井接替情况进行更新,对事故类型和危害程度分析､应急处置基本原则､预防与预警､应急处置､瓦斯事故报告程序和现场保护､应急物资与装备保障关键点进行明确,定期组织开展事故预案演练｡

五､总结

随着矿井生产逐渐进入深水平,煤体瓦斯含量增大,瓦斯综合治理的难度大大提高,杨庄煤矿将努力向先进矿井学习技术经验,加强与兄弟矿井间的交流学习,优化钻孔施工工艺和封孔工艺,同时结合矿井生产接替和瓦斯地质实际坚持安全技术一体化论证,不断创新和改进瓦斯治理方法和措施,提高矿井瓦斯治理效果,为矿井安全高效生产提供强有力保障｡