***矿区瓦斯抽采与利用工作总结汇报材料
***矿业集团煤炭储量385亿吨,现有12对生产矿井,其中突出矿井11对,高瓦斯矿井1对;基建矿井1对,为突出矿井。瓦斯绝对涌出量每分钟1332m3/min,而且每年以100 m3/min递增。矿区煤层赋存条件极其复杂,瓦斯含量高(12~26m3/t)、瓦斯压力大(高达6.2MPa)、埋藏深(300~1500 m)、煤层极松软(f值0.1~0.8)、透气性低(渗透率为0.001mD);多组煤层群开采,煤层倾角0~90°,煤层围岩为软岩,地压大;地质构造复杂,断层多。
***煤田是高瓦斯、高地压、高地温、高承压水复杂地质条件下煤层群开采的典型矿区,自然灾害威胁巨大,尤其是瓦斯治理难,历史上曾是全国煤矿瓦斯事故重灾区。1998年起,我们横下决心全面治理瓦斯,树立全面积极的瓦斯治理观,认真贯彻落实国家煤矿安全监察局“十二字”方针和“十六字”瓦斯治理工作体系,探索出一条高瓦斯矿区瓦斯综合治理的新路子。
在瓦斯抽采与利用工作上,我们主要做法有:
一、坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理
我们严格贯彻落实国家局“19号令”和集团公司2009年“88号文”,坚定不移地开采保护层,坚决做到“不掘突出头,不采突出面”。全面梳理分析***矿区各矿井保护层开采条件,科学确定关键保护层,及各煤层的开采顺序区域性治理措施的实施,保护层最薄煤层0.3m(谢一矿5122(5)工作面)。无保护层可采的突出煤层突出危险区,分类采取预抽措施。坚定不移地实施多打岩巷多打钻,给足抽采卸压时间,目标是使高瓦斯煤层抽采到低瓦斯状态下。
从规划、设计源头抓瓦斯治理。新建矿井的井筒落底标高及开拓开采布局设计必须有利于瓦斯治理;矿井新水平、新采区开拓设计必须优先考虑瓦斯治理;矿井采场中长期规划必须符合瓦斯治理规划要求;“一通三防”系统能力,特别是矿井通风能力和抽采能力的设计预留1~2倍的能力。
瓦斯治理工程超前施工。瓦斯治理规划按照“精排一年,细排三年,规划五年”的要求,前瞻性考虑瓦斯治理工程,超前施工,为瓦斯治理预留空间和时间。201*年正在回采的谢桥矿1161(3)综采工作面采,突出危险区用“一面四巷”治理瓦斯,底板巷和高抽巷分别提前了8年和5年施工,对工作面消突和抽采。
我们坚持“瓦斯超限就是事故”,实施“可保尽保、应抽尽抽”的瓦斯治本战略,坚持瓦斯治理五项指标目标管理。保护层开采面积,从2005年的143万平方米增加到201*年的316万平方米;瓦斯抽采量,从2005年的1.5亿立方米提高到201*年的4亿立方米;瓦斯抽采率,从2005年的43%提高到201*年的63%;瓦斯钻孔量,从2005年的96万米提高到201*年的380万米;瓦斯治理巷道总进尺,从2005年的1.4万米增加到201*年的5.5万米。
瓦斯治理取得明显成效,瓦斯超限次数从2005年的343次下降到201*年的13次,今年至今共发生2次瓦斯超限。
二、坚持瓦斯抽采精细化、规范化、最大化、信息化
(一)瓦斯抽采精细化。根据突出煤层的突出区划和煤层瓦斯压力(瓦斯含量)、透气性系数、抽采半径参数的测定、收集、整理工作。根据瓦斯赋存情况设计抽采参数,实现防突分级治理、分级管理,提高防突工作的效率和效果提供了基础保证。底(顶)板巷穿层钻孔做到保直钻进和反演,选择不少于15%的钻孔进行测斜,钻孔施工后及时反演并绘制措施竣工图。坚持抽采高负压,从设计源头考虑钻孔施工需要,对巷道(钻场)处于断层破碎带的进行喷、注浆处理。矿井瓦斯抽采系统实现高、低浓度分开抽采,各抽采系统安装自动放水器,采煤工作面上隅角推行以移动泵或地面低浓抽采系统抽采。采用封孔管卡固定合茬软管,开展抽采系统的检漏工作,确保各地点抽采负压需要。
(二)瓦斯抽采规范化。严格执行抽采、打钻安全质量标准化标准,钻孔施工高质量,执行谁打钻、谁负责的原则。钻孔严封孔,实行带压封孔,下向钻孔全程下套管,建立钻孔成孔和封孔质量验收制度,钻孔封孔前、封孔后、合茬前对钻孔内瓦斯浓度进行检测,标准是孔口负压≥13kPa。封孔24小时内,预抽钻孔抽采瓦斯浓度不得低于40%。
(三)瓦斯抽采最大化。矿井瓦斯抽采系统建立“大流量、多台泵,大管径、多回路”的高强抽采能力格局。地面抽采系统安装单泵流量达500 m3/min的大抽采泵,系统实际抽采能力预留2~4倍的富余系数。抽采泵必须具有不小于系统需要抽采最大流量2倍的能力。抽采系统的管路应与抽采泵相匹配。抽采干管设计要有系统需要抽采最大流量的1.5~2.0倍能力,采掘工作面支管设计要有需要抽采最大流量的1.3~1.5倍能力,矿井抽采系统根据抽采需要及时进行改(扩)建,实现抽采能力最大化。重视被保护层卸压瓦斯抽采,规定被保护层原始瓦斯含量在10m3/t以下的,卸压瓦斯预抽率不得低于35%;被保护层原始瓦斯含量在10~15 m3/t的,卸压瓦斯预抽率不得低于45%;被保护层原始瓦斯含量在15 m3/t以上的,卸压瓦斯预抽率不得低于60%,确保实现高瓦斯煤层抽采到低瓦斯状态下进行采掘活动。
(四)瓦斯抽采信息化。地面永久及井下移动抽采泵站、井巷揭煤工作面、底(顶)板穿层预抽评价单元必须安装抽采自动计量装置(包括流量、浓度、温度、压力传感器),实现瓦斯压力、浓度、瞬时的抽采混合量、瞬时的瓦斯抽采纯量、累计抽采量、抽采率、抽采负压、温度等“八参数”同时在线监测,准确、精确计量瓦斯抽采量,实现了瓦斯抽采信息化。采用正压传感器进行煤层瓦斯压力在线监测,自动生成实时压力曲线,获得煤层瓦斯压力随抽采时间的变化关系,实现煤层瓦斯压力在线监测;采用负压自动放水器,通过水位传感器将信号上传至监控分站,实现放水在线监测和自动定时放水,并通过监控系统进行远程自动或手动遥控放水。所有在线监测信息均在监控终端显示,做到了实时监控。
三、坚持瓦斯治理技术创新,促进瓦斯抽采与利用
我们以煤矿瓦斯治理国家工程研究中心为平台,结合承担的“十一五”国家科技支撑计划项目和国家科技重大专项研发任务,加大产学研力度,深入推进瓦斯治理技术自主创新。完善了保护层开采技术体系,创立了低透气性高瓦斯煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术,建立了井上下立体瓦斯抽采体系,创新了打钻技术、深部开采石门快速揭煤技术、瓦斯治理信息化技术等等,初步解决了瓦斯治理难题。主要抽采技术有:
(一)无煤柱煤与瓦斯共采技术。2006年以来,在袁亮院士的带领下,研究成功煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术。利用埋管抽采留巷形成的采空区聚集瓦斯,实现采空区高浓度瓦斯抽采;利用高位钻孔抽采顶板远程卸压煤层瓦斯;利用下向穿层钻孔抽采下部远程卸压煤层瓦斯;留巷钻孔抽采瓦斯保障技术。
新庄孜矿采用沿空留巷开采B10煤层,解放上覆B11b煤层和下伏B8煤层,通过留巷卸压煤气共采,开采保护层14万㎡,上覆B11b煤层瓦斯抽采量490万m³,抽采率67%;下伏B8煤层瓦斯抽采量280万m³,抽采率76%。共解放煤量190万吨。
(二)立体瓦斯抽采技术。煤层群开采过程中,瓦斯涌出主要来源于邻近煤层卸压瓦斯,采用地面钻井、高抽巷或工作面两巷穿层钻孔抽采上覆煤层卸压瓦斯,采用底板巷或工作面两巷穿层钻孔拦截抽采下伏煤层卸压瓦斯,采用远距离底板巷上向穿层钻孔抽采远距离下伏煤层卸压瓦斯,充分利用保护层采动影响实现最大化抽采上下煤层卸压瓦斯,形成立体式抽采模式。
新庄孜矿62110工作面,其上覆B11b煤及下伏B8煤均为强突煤层,距保护层煤层70m的远距离下伏B7、B6煤层也为突出煤层,采用62110工作面上下风巷穿层钻孔抽采B11b煤层卸压瓦斯,采用62110工作面底板巷下向孔抽采B8煤层卸压瓦斯,采用B6煤层底板巷上向钻孔抽采B7、B6煤层卸压瓦斯,构成立体抽采模式。上覆B11b煤层抽采量达22 m³/min,下伏B8煤层抽采量20 m³/min,下伏B7、B6煤层抽采量25m³/min,实现瓦斯治理效果最大化。
(三)卸压瓦斯地面钻井抽采技术。开采11-2下保护层,采用地面钻井抽采上覆的13-1煤层卸压区域瓦斯。顾桥矿1121(1)工作面地面瓦斯孔,孔深790m,单孔最大出气纯量20m³/min,有效影响半径211m,抽采浓度90%,累计出气170万m³。矿区平均单井累计抽采瓦斯量120万m³,最大单井抽采量579万m³(潘一矿2371(1)工作面1#钻井)。
(四)低透气性煤层增透技术。
1、穿层钻孔掏穴增透
采用扩孔钻头,在钻孔过煤段进行扩孔,将钻孔直径从133mm扩至260mm,提高钻孔卸压影响半径,增加煤层透气性。潘一矿-530m~-630m西一轨道斜巷,钻孔掏穴前后,单孔抽采浓度由23%增至46%,抽采混合量由0.1m³/min增至0.21m³/min,掏穴孔施工8h后,单孔抽采纯量上升至原来的2倍,24h后,抽采纯量上升至原来的3倍。掏穴钻孔有效影响半径达5m,是掏穴前钻孔的3.3倍。
2、松动爆破增透
在井筒揭煤中应用松动爆破增透技术,间隔选取井筒周边几圈措施孔进行松动爆破,增加井筒周边煤体透气性,转移井底应力集中区,强化措施孔抽采效果,实现井筒揭煤区域快速消突。谢桥矿二副井揭13-1煤,煤层瓦斯压力2MPa,煤的坚固性系数f为0.5,揭煤措施孔89个,选取36个孔进行松动爆破,爆破前措施孔抽采浓度2.2%、抽采混合流量15 m³/min;爆破后抽采浓度达7%、抽采混合流量25m³/min。平均抽采纯量提高4倍,全部揭煤时间缩短到28天。
四、坚持瓦斯治理与利用并重,以用促抽
民用燃气。目前民用瓦斯用户4万余户,瓦斯气储配能力已达23万m³,敷设瓦斯气输送中压管网59km,庭院入户管网728km。“十一五”末完成瓦斯民用工程投资2.1亿元。
瓦斯发电。建成了高浓度(大于30%)瓦斯发电站7座,装机规模17032kW;在谢一矿建成世界第一台低浓度瓦斯发电机组,低浓度(10~30%)瓦斯发电站3座,装机规模9000kW。目前瓦斯发电装机总规模已达35472kW。
热电冷联供。建成亚太地区第一座热电冷联供项目——潘一矿南风井热电冷联供制冷站和丁集矿热电冷联供制冷站,有效地保证了井下高温采掘头面的降温要求。
低浓度瓦斯提纯。建成谢一矿提纯项目,(10~15%)的低浓度瓦斯通过VPSA瓦斯提浓工艺,浓度可提升至(30~40%),处理原料气5000m3/h,生产成品气1500~1800 m 3/h,目前,已投入运行,成品瓦斯气进入居民家庭使用。
自主研发低浓度瓦斯气水二相流安全输送系统,通过国家鉴定。研究成功瓦斯液化提纯技术、管道瓦斯脱水除湿装置等。
五、坚持瓦斯治七项管理制度,严肃问责
集团公司制定了瓦斯治理7项管理制度,分别是“一通三防”暨防突例会制度;瓦斯治理“一矿一策”、“一面一策”管理制度;“一通三防”、防突督查制度;瓦斯治理主要指标完成情况月度追查处理制度;石门(井筒)揭煤领导人员防突跟班、带班制度;瓦斯超限追查处理及瓦斯浓度0.8%断电管理制度;保护层开采、抽采钻孔量、瓦斯抽采及利用奖罚制度。
制定了严重“三违”十三条红线,一旦违反给予解除劳动合同,其中“一通三防”管理方面10条。界定了十二个方面的重大非人身事故,按照一人死亡事故处理,其中六个方面属于“一通三防”管理内容。发生“一通三防”10人及以上责任性死亡事故,给予矿长过失性解除劳动合同。发生煤与瓦斯突出事故,属管理责任造成的,追究所在矿和集团公司机关部门责任。
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