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张建国总工程师:中国平煤神马集团瓦斯防治体系建设

时间:2021-08-24 06:17:01

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张建国总工程师:中国平煤神马集团瓦斯防治体系建设

通过瓦斯防治体系的建设,集团煤矿瓦斯事故起数大幅下降,由“十一五”时期的15起,降至“十二五”时期的2起。

▲平顶山矿区构造纲要

中国平煤神马集团(以下简称集团)主要开采的平顶山矿区自1952年建矿以来,经过60余年的开采,目前有10对矿井采深超过800 m,最深的开采深度曾达到1 200 m,主要生产矿井都已进入了深部开采。

集团共有平顶山、禹州、汝州3个矿区,地跨9个县市,构成煤矿“一本两翼”格局(一本:平顶山矿区;两翼:禹州、汝州矿区)。矿井生产区域实测最大瓦斯含量25.6 m3/t(十二矿,标高-807 m、垂深1 097 m)、最大瓦斯压力3.6 MPa(十三矿,标高-505 m、垂深588 m)。

▲集团历年煤与瓦斯突出次数统计

集团现有23个原煤生产单位,共36对生产矿井。突出矿井17对,突出矿井的原煤产量占集团原煤总产量的75%以上。自1984年发生第1次煤与瓦斯突出,集团所属矿井曾发生突出157次,最大突出煤量4 714 t、最大突出瓦斯量34.5万m3,最近一次突出事故发生在3月。

瓦斯防治历程

集团瓦斯治理的发展历程,大致经历了3个阶段。

瓦斯综合治理的认识和观念转变阶段(1984—1996年)

防突技术措施以“浅”为主,仅为“浅孔”排放卸压,“浅孔”松动爆破,“浅孔”注水等,控制范围在2~10 m以内,虽然起到了一定的防治作用,但没能有效遏制煤与瓦斯突出事故,10余年间发生突出事故82起,最大突出煤量293 t。

基础研究推动区域瓦斯治理,促进生产力解放阶段(1997—)

该阶段,集团坚持以科技为支撑,不断提升瓦斯灾害防治的意识和技术装备水平,瓦斯防治技术进入了快速发展时期。但由于、禹州矿区和汝州矿区相关矿井相继整合到集团,两翼矿区与平顶山矿区的煤层及瓦斯赋存条件截然不同,又因平顶山矿区部分主力矿井开采深度已经达到或超过800 m,地应力与瓦斯相互耦合,仍然发生了73起突出事故。

统筹规划,超前治理,保障安全高效生产的良性循环阶段(至今)

自至今,集团煤与瓦斯突出事故共2起,瓦斯抽采量由的1.2亿m3增加到的1.5亿m3;瓦斯利用率由的14%增加到的21%;突出矿井单产从5万t提高10万t以上,最高达到20万t;单进水平从60 m提高到130 m,最高达到200 m,各项指标屡创新高。

瓦斯防治体系的建立

先进的理念引导

在回顾总结经验教训的基础上,适时提出并始终坚持“三不四可”安全指导思想。

态势判断上不轻言好转

工作评价上不轻言成绩

责任落实上不轻言到位

当瓦斯治理与生产发生矛盾时产量可以减、成本可以增、效益可以降、矿井可以关

合理的技术路线

,集团成立瓦斯研究所,按照“一矿一策、一面一策”和瓦斯分级治理的原则,将瓦斯治理和生产融为一体,制定了适应集团实际的瓦斯防治技术路线。

▲石门揭煤区域瓦斯防治特别要求

1. 强力推进保护层开采。①不同煤组间优选下保护层开采,实施煤组间保护。②同一煤组内优先选择上保护层开采,实施煤组内保护。

2.大力实施分源分级高效瓦斯防治技术。对单一突出煤层开采或突出煤层作为下保护层开采时,采用高(低)位巷、水力冲孔的措施,实行瓦斯分级治理。

3. 石门揭煤区域瓦斯防治。

强有力的保障措施

大采长工作面“一面多巷”技术。针对不具备保护层开采条件的单一低透突出煤层,在首山一矿开展了大采长工作面“一面多巷”(3条底板抽采巷、3条煤巷、1条高抽巷)的瓦斯治理研究与探索。

▲大采长工作面“一面多巷”巷道布置示意

“一面多巷”设计:工作面设计走向长度1 500 m,采长240~260 m,原始瓦斯压力1.6 MPa,原始瓦斯含量20 m3/t。在底板抽采巷中施工穿层钻孔预抽瓦斯,钻孔间距4.8 m,每组施工11个钻孔;在煤巷中施工顺层钻孔预抽瓦斯,钻孔间距2.4 m,深度不小于70 m;高抽巷用于抽采卸压瓦斯。通过实施该技术,杜绝了瓦斯事故,实现了安全生产,解决了突出煤层工作面顺序开采和接替难题,工作面平均月产10万t以上,最高达22万t/月。

极薄煤层(近全岩)保护层开采技术。以集团十二矿为试验矿井,在极薄煤层保护层开采、坚硬顶板强制放顶、沿空留巷、卸压瓦斯治理、充填绿色开采等方面开展了研究,初步解决了深部己组煤开采过程中高瓦斯及高应力问题。

高压水力冲孔技术。在突出煤层工作面施工底板抽采巷,采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层,同时执行高压水力冲孔措施,对突出煤层进行增透、卸压,增大煤层暴露面积、促使裂隙贯通,为强化瓦斯抽采创造有利条件。

液态二氧化碳相变致裂技术。在不适于应用高压水力冲孔的工作面(如下行瓦斯抽采钻孔),使用液态二氧化碳相变致裂技术进行卸压增透。

有效的超前管理

1. 强化预警机制。

2.强化科学评价评估。

3.强化现场管理。

End

来源:张建国.中国平煤神马集团瓦斯防治体系建设[J].煤炭科学技术,,45(8):13-18.

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