松藻矿区瓦斯治理与抽采利用经验交流资料.docx

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松藻矿区瓦斯治理与抽采利用经验交流资料

松藻矿区瓦斯治理与抽采利用

1.概况

松藻煤电公司位于渝、黔交界的綦江县境内，矿区煤系地层为二迭系龙潭组，共含煤12层，地质储量12.5亿吨，工业储量9.8亿吨。

矿区现有松藻煤矿、打通一矿、渝阳煤矿、石壕煤矿、逢春煤矿、同华煤矿六对生产矿井，在建梨园坝，小鱼沱两对矿井。

目前矿区原煤生产能力480万吨/a。

矿区新建矿井和改扩建后，2011年规划能力达1075万吨/a。

矿区各矿井均为高瓦斯突出矿井，煤层瓦斯压力1.2～4.5MPa，原始透气性系数5.71×10-3～3.19×10-2m2/MPa2·d。

平均瓦斯含量17.1m3/t～29m3/t。

现有瓦斯探明储量，煤层底板标高－200m以上拥有地质储量397亿m3。

矿区瓦斯抽釆始于1969年，现建有瓦斯抽釆泵站11个（其中采空区抽采1个），有瓦斯抽釆泵21台，其中运行11台。

三十多年来，不断改进抽采技术，提高抽釆能力。

2007年瓦斯抽采量达1.95亿m3/年，吨煤瓦斯抽采量达37.93m3/t。

2011年矿区扩大生产能力后，瓦斯抽釆量预计达到3亿m3/年以上。

在瓦斯综合利用方面，主要有民用、瓦斯发电等。

2007年全矿区瓦斯利用量1.54亿m3/a左右，瓦斯利用率82％,比去年增加16百分点。

2．改变观念求发展,实现抽掘采平衡

树立“先抽后掘、先抽后采，应抽尽抽，综合抽采，爱护环境，合理利用”的理念；坚持“高负压、严封闭、增透抽”的抽采原则；强化”三超前”工作,实现抽掘采平衡。

采用“三同时”控制：

一是采掘部署时同时部署瓦斯抽采；二是采掘生产安排时同时安排瓦斯抽采工作；三是考核矿井绩效时同时考核瓦斯抽采效果。

有效的促进了各矿井“三超前”工作任务的落实。

加大超前预抽力度，保护层工作面开采前抽采钻孔超前工作面100米，弱突出煤层M7煤层开采前抽采不少于6个月，强突出煤层M8煤层开采前抽采不少于12个月。

由于历史的欠帐及生产规模的扩大，造成“三超前”欠帐较多，严重制约矿井安全生产，在国家政策的扶持下，公司进行了有计划有步骤的进行强化“三超前”补欠，矿井采掘布署正步入良性循环。

3.示范化矿区建设

通过示范矿区工程的建设，矿区煤与瓦斯突出预测技术具有多样化、实用化，为及时有效防治煤与瓦斯突出技术奠定了技术基础

一是建立快速测定煤层瓦斯含量、压力实验室，从现场施钻取煤样到实验室测定出结果，一般只需8个小时。

在采煤工作面回采前测定残存瓦斯含量、压力指标来进行突出危险区域划分，增强了适用性和可靠性，提高了生产工效。

二是建立突出地质构造三级探测技术体系。

一级是区域探测，采用的是DTC－150地质超前探测仪，主要探测掘进工作面正前方100～150m的地质构造；二级是块段探测，采用的是WKT坑透仪，主要探测回采工作面的地质构造（在工作面两巷向中间探测）；三级是局部探测，采用的是便携式矿井地质探测仪（KDZ1114-3），定期或不定期探测收集采掘工作面前方的地质资料。

三是发展了非接触式预测,丰富了预测的手段。

在巩固发展钻屑指标法预测的基础上，发展了瓦斯峰波预测，再探索发展起瓦斯突出诊断法预报，能快速预报工作面危险状态，防止突出事故。

四是局部增透技术的发展，丰富了消突的手段。

在原网格钻孔被动抽采技术上，发展了深孔预裂爆破，水力扩孔和水力割缝等主动增透技术，提高了抽采率，缩短了抽采时间，降低或消除了突出危险性。

4．区域防治技术创新

4.1超前立体抽采

采用“穿层网格抽采+本层抽采+高位拦截抽采+采空区抽采+围岩抽采”的综合方式，在三维空间上构成了立体抽采格局。

穿层网格抽采：

在煤层底板专用瓦斯巷施工穿层网格钻孔抽采上邻近层瓦斯，ZYG-150型钻机打孔。

设计参数：

钻场间距10-15m；钻孔终孔间距10-15m；钻孔直径：

开孔87mm，终孔65mm，孔深40-112m，穿过主采层0.5m，采用1：

1水泥砂浆机械封孔，封孔长度3～6m。

本层抽采：

在工作面两巷顺层布置钻孔，抽采时间从采前6个月开始直到工作面开采结束，顺层钻孔布置成平行孔和交叉孔。

顺层钻孔设计参数：

开孔间距6-10m，钻孔角度3-5度，钻孔直径：

开孔87mm，终孔65mm，机械封孔长度10m以上，孔深40m以上。

如图2。

高位拦截抽采：

在保护层与上邻近层之间的岩层中布置钻孔，抽采保护层开采造成的上邻近层的卸压瓦斯，防止其大量涌出保护层。

采空区瓦斯抽采：

工作面采止后瓦斯抽采量急剧衰减期为1～4个月，对首采层采止1个月后进行半封闭抽采采空区瓦斯，抽采浓度达30%以上。

围岩瓦斯抽采：

采用直接接管抽采围岩中断层、裂隙内瓦斯。

4.2坚持区域性超前预抽的同时,做到有保尽保

松藻矿区开采煤层有3层煤，分别是M6、M7和M8层，其中M6薄煤层是不突出煤层作上保护煤层开采，公司6对矿井全部开采保护层，但随着矿井向深部开采个别矿井M6煤层出现大面积薄化不可采，公司极积探索了弱突出煤层作保护层开采，由于弱突出煤层作保护层开采防突工程量大，时间长，严重制约生产，为此，又选择下保护层开采，并取得成功，如在渝阳煤矿开采了M11薄煤层作下保护层。

从而使我公司作到了“有保尽保”，控制了重特大瓦斯事故的出现。

4.3消除工作面本层钻孔空白带

在机采工作面，工作面面宽150m，由于煤层厚只1m，且松软，瓦斯含量13-16M3/t，施工钻孔易出现喷孔、塌孔，从两巷施工钻孔时，钻孔长度在50-60m，因而在工作面中部形成一条30m左右无钻孔控制的空白条带，回采此段时易出现压出事故。

采用大功率钻机，螺旋钻杆加压风排粉技术，实现本层钻孔87m，从而实现消除工作面空白带，如在渝阳煤矿M7煤层本层钻孔施工中，采用ZY—1250型钻机施工7#煤层本层钻孔72个，平均孔深达93m，最大孔深达到105m，在同等条件下，与原施工方式比较，孔深增加50%，钻进速度提高15%。

高压水辅助钻进，实现本层钻孔100m，达到消除工作面空白带，在打通一矿和渝阳煤矿M7煤层本层13钻孔试验中，钻孔深度100m，最大孔深达到146m。

4.4采用新工艺增透提高抽采效果

在5个工作面试验推广了高压水力扩孔、高压水力割缝，在11个工作面进行深孔预裂爆破，同时改进钻孔封孔和采用新材料封孔工艺，提高了瓦斯抽采效果，确保了矿井安全生产。

在渝阳煤矿N2707工作面，采取深孔预裂爆破增透技术，预爆后瓦斯抽出量增加2.28倍，同等抽放效果时缩短抽放时间42.62-65.28%。

在逢春煤矿在S1614运输巷掘进过程中，在S、N头相距25米贯穿前，多轮钻孔排放后检验同样出现指标严重超标及有喷孔等动力现象，掘进施工十分困难，为此在S、N掘进头各施工二个本层深孔预裂爆破孔，S头成功二个、N头成功一个，预裂爆破后检验不再出现超标和喷孔，顺利完成贯穿掘进。

结合增透技术加强了抽采封孔，在8个工作面采用新材料“马丽散”快速封孔抽采，封孔401个，单孔浓度7-91%，平均浓度27-48%，而水泥砂浆封孔，单孔浓度3-45%，平均浓度7.8-20%，马丽散封孔单孔平均浓度提高了111.26%，抽放量提高了169.9%。

5．局部防治技术创新

5.1深孔预爆增透

全公司6对矿井2007年采用深孔预裂爆破预处理揭煤12处，本层预裂爆破2处，提高抽放量12-30%，缩短抽放时间30%。

其中在松藻煤矿4处揭煤中，同比抽放量增加18.6%，缩短预抽时间45.59%，检验孔超标数降低了87.5%，掘进用时缩短26.39%，平均揭煤用时缩短42.28%。

在逢春煤矿付斜井和+523机轨巷揭煤等2处掘进施工中，预抽后反复多次检验补孔还是超标、喷孔的情况下，采用深孔预裂爆破，减少超标91.2%，且未再出现喷孔现象，起到了很好的效果。

5.2水力化增透

用力力化增透技术预处理揭煤5处，取得了较好效果，其工艺简单、缩短预处理时间30%。

如在松藻煤矿+175N6石门K1煤层内进行了高压水割缝增透试验，石门共打孔24个∮75mm，选择6个孔进行割缝，通过18天抽放，高压水割缝孔6个单孔浓度7-85%，平均浓度34%，瓦斯浓度是原钻孔的4.4倍，抽出量是未切缝钻孔的8.8倍。

在逢春煤矿+523S4机轨巷石门揭煤中，煤层在高压水射流的作用下，瓦斯释放通道增大，煤层暴露面积增加，瓦斯解吸量大幅度增加，高压水力割缝的影响范围半径可达1.5m以上；割缝后比割缝前自然排放时提高了293%，自然排放瓦斯量提高167%；未切缝前测得K1值为0.676-1.71，经高压水射流切缝3天后，所测得的K1值降为0.04-0.36等，降低了81.59%，高压水射流割缝具有较好的消突效果。

5.3马丽散固化

在松软的急倾斜煤层中采掘极易发生抽冒突出，采用“马丽散N”化学药剂做金属骨架的充填物，马丽散混合液体在压力作用下向煤体中的裂隙及软煤空隙强行挤入，1-1.5min时间内反应后，其体积膨胀能达到3倍，从而在松散、易破碎的软煤中形成粘结、压实固化作用，其在软煤中作用半径可达到0.7m，有效的防止了松散、破碎煤层的垮冒，在逢春煤矿采用马丽散固化软煤揭突出煤层15处，未发生抽冒诱导突出，取得了良好效果。

5.5首采面特异型涌出治理

在松藻煤矿2221首采面初次卸压时最大瞬间瓦斯涌出量334.5m3/min，采面初采落顶瓦斯涌出总量达90958m3。

采面风流中瓦斯浓度瞬间达到10％以上，30min后分区总回巷瓦斯浓度由0.31％上升到4.45％；2221工作面经63.5h、总回风巷在46.5h后瓦斯浓度才逐步恢复到正常值。

随着矿井向深部开采，其带有普遍性，危险性非常大。

在2222工作面采取深浅钻场、预抽和高位拦截抽放，增大切割后方抽放控制范围，及控制逐段下顶技术，成功控制了下保护层初采瓦斯异常涌出事故的发生。

在2222采面回风巷和运输巷每50m布置1个5m深的浅钻场，在距切割100m范围内两巷各增加2个浅钻场，钻场间距由50m缩短至20-25m。

在2222采面运、回风巷每间隔100-300m施工1个深20-40m高抽巷钻场（距卸压抽放煤层（K3b）5m垂距止），沿煤层底板岩层走向布置高抽截流抽放钻孔，终孔间距10-20m，孔深50-100m。

回风巷共布置钻场13个（0-12#），运输巷共布置钻场10个（1-10#）。

预抽钻孔孔间距由原来的15m缩短至5-10m；钻孔控制到上邻近层卸压线以外侧10m，在工作面切割初采线以外20～25m，孔口负压提高到10kPa以上，预抽时间3个月；延长保护层卸压抽放时间3个月，提高单面卸压瓦斯抽放量10～30％；采面初次落顶卸压时抽放率达到50-60％，最高段达70%。

6．监测预警创新

6.1改造监控系统，开发预警功能

针对煤矿监测监控技术与防灾技术存在的共性问题，选择了充分体现了煤矿安全生产监控对快速、宽带、大容量、高可靠性、兼容（可扩充）和集成的要求，松藻公司对所属的6对矿井安全监测监控系统进行了技术升级改造，基于光纤以太网+现场总线的新型监测监控系统取代了原有主从式监控系统，并实现了所有矿井监控系统的数据联网。

升级改造后的监控系统采用了高可靠性快速检测技术、多媒体宽带传输技术、网络化多主式现场总线通讯技术、设备标准化接口技术、高效生产安全综合监控技术，以及矿井重大灾害危险性动态预测技术、智能灾害控制技术等的完整体系，为矿井的安全生产提供了强有力的技术支撑。

推广应用大量已有技术研究成果，同时加强与有关高校、行业内外科研院所的合作，开发系统智能分析软件，使其监控系统具有快速反应能力、高可靠性。

同时运用嵌入式智能监控技术、视音频压缩编解码技术、TCP/IP通讯技术、安全生产监控子系统接入技术、系统故障自动诊断技术、基于WEBGIS的C/B/C三层结构的煤矿综合监控软件开发技术及瓦斯灾害隐患辨识及控制技术，通过建立大量的信息数据库，并通过监控系统监测各相关影响因素的变化，利用试验研究得到的相关模型，实现对瓦斯灾害预警，并提出合理的消除瓦斯灾害隐患的建议，利用技术提升矿井安全生产的管理水平。

6.2瓦斯突出诊断

煤能否发生突出主要是由煤的物理力学性质决定，是内因，而是否发生突出主要是瓦斯压力和地应力的作用，是外因，外因要通过内因才能起作用。

通过对全国14次突出事故进行分析，找出其特征，编制出软件，现以在我公司的渝阳煤矿N2707运输巷、N2707回风巷和松藻煤矿2224-2运输巷等3处进行试验。

通过对瓦斯监控系统数据进行分析处理，对有突出危险的工作面实行不间断地实时监控，在浓度发生变化后15min内得出工作面的危险状态，若超过危险值，及时发出预警信息，及时停止生产采取措施进行处理,防止突出灾害事故的发生。

该技术一旦试验成功将极大的推动瓦斯突出预报工作，实现连续、非接触式、实时预报。

7．瓦斯利用及发展

在瓦斯综合利用方面，主要有民用、瓦斯发电等。

现全矿区年瓦斯利用量1.05亿m3左右，瓦斯利用率在53.79％，比上年增加8个百分点。

民用瓦斯主要供矿区居民生活用气、公共取暖、烧锅炉等，现在使用瓦斯的居民已达24400余户，年利用瓦斯约8400万m3。

高浓度瓦斯发电项目从2003年开始至2007年底，已建设瓦斯发电站三座，装机容量为30×500Kw，2007年瓦斯发电5975万kw.h，耗气量2093万m3。

低浓度瓦斯发电项目从2007年开始立项建设，装机容量为6台500GF1-3RW型发电机，发电瓦斯浓度为6%以上，稳定运行于8%,投入运行后，即降低了低浓度瓦斯排空环境污染，又能取得可观的经济效益，其应用前景十分良好。