加强矿井通风与加强瓦斯抽采并重

1加强矿井通风与加强瓦斯抽采并重实现高瓦斯易自燃难抽采煤层安全高效开采阳泉煤业（集团）有限责任公司阳煤集团是国家规划的13个大型煤炭基地之一，是我国最大的优质无烟煤生产基地、最大的冶金喷吹煤生产基地和无烟煤出口基地。现有9个矿10对生产矿井，其中煤与瓦斯突出矿井4对、高瓦斯矿井6对。2007年煤炭产量3344万t，营业收入222亿元，利润5.4亿元，位列中国500强企业第206位，中国煤炭企业100强第12位。阳煤集团是我国瓦斯灾害最严重的矿区之一。矿区含煤15层，有3层煤主采，属高瓦斯易自燃难抽采煤层。开采煤层瓦斯含量高，平均瓦斯含量为17.2m3/t；透气性差，煤层透气性系数为0.017m2/(MPa2·d)；煤层自然发火严重，近10年来先后有8个工作面因自然发火封闭；煤与瓦斯突出频繁，尤其随着开采深度增加呈明显的上升趋势，建企以来瓦斯累计突（喷）出次数6672次；综放工作面瓦斯涌出量逐年增大，最大达到200m3/min以上。2007年全公司瓦斯绝对涌出量7.7亿m3，开采一吨煤涌出23m3瓦斯。瓦斯对煤矿的威胁特别严重，安全生产面临着瓦斯和火灾的严峻挑战。面对复杂的安全形势，我们认为，煤矿瓦斯综合治理，“基础在工程建设、严格在制度落实，进步在技术创新，效果在长期坚持”。多年以来，我们长期坚持“只认瓦斯不认人”、“一举一动，规章至尊”安全管理理念，创新了“只认2预防效果不认人”、“多抽一方瓦斯，多保一份平安”的安全绩效理念。同时，我们注重学习、吸收和深入宣传“成也瓦斯、败也瓦斯”、“瓦斯抽采是生命工程、效益工程”、“瓦斯抽采就是解放生产力”的安全生产理念，在广大干部职工的思想上树立起了一道坚实的“安全生产、瓦斯为天”的思想防线。这些年，我们通过不断加强通风基础设施建设，不断探索新的通风技术，狠抓邻近层瓦斯抽采，强化本煤层抽采，制订了《通风瓦斯管理细则》和《瓦斯抽采标准》，依靠科技进步“上设备、上措施、上水平、上效果”，从根本上遏制了重特大瓦斯事故的发生。我们主要的体会有：一、严格落实“一通三防”责任制，不断强化和完善瓦斯管理制度体系（一）强化“一通三防”垂直领导，建立瓦斯管理的科学决策体系强力落实“一通三防”责任制，行政一把手是“一通三防”第一责任者，公司、矿总工程师对“一通三防”技术管理负总责任。自上而下设置各级专业化机构、专责队伍、专责岗位，实行“垂直领导管理”，凡与“一通三防”直接有关的工作，必须听从总工程师的安排。各矿通风部门对“一通三防”工作只能接受矿长和总工程师的垂直领导，其他矿领导和部门一律不得直接安排或指挥“一通三防”工作。实行总工程师“一通三防”例会制、三级隐患排查制、领导跟班汇报制、通风设施工程质量三级验收归档长效负责制、瓦斯检查专区责任制、瓦检员现场交班制等，瓦检员发现瓦斯超限，有直接停产权，先停产后汇报，现场任何人都必须服从指挥。从而，构成了总工程师对“一通三防”日常工作全面负责，通风单位独立建制、独立行使职权，总公司、矿、井、队四级垂直管理、各司其职的通风瓦斯管理体制，保障了管理制度和技术措施的有效贯彻执行。建立重大问题科学民主决策体系。成立安全技术审查委员会，凡采用新技术、推广新工艺、处理重大棘手通风问题、进行重大设计和工程时，必须上报3集团公司技术审查委员会批准。对矿井中长远设计规划、重大系统工程项目要通过专家进行技术论证“会诊”。（二）不断加大安全投入，重点建设和完善通风、抽采、监测三大系统，控制和杜绝重大瓦斯事故我们特别重视“一通三防”安全投入，2005年投入4.2亿元，2006年投入11.6亿元，2007年投入12.9亿元，主要用于更新设施设备、完善系统、提升矿井通风能力，推广使用新技术，提高安全生产保障水平。1.建立完善的通风系统，始终坚持通风能力大于生产能力多年来，我们始终坚持通风能力大于生产能力，并根据生产能力的提高不断提升能力水平。现在所有矿井的通风方式均实现了多风井分区通风，高突矿井采区全部采用了“双进双回”系统。生产工作面全部采用“一进两回”通风系统。共安装主要通风机50台，总装机容量81740kW，选用的一批新型高效风机，单机最大电机功率达5000kW。集团公司总排风量1411亿m3/a，可满足年产3882万t煤的水平。2.建立可靠的抽采系统，提高矿井抗击瓦斯灾害能力阳煤集团所有生产矿井全部建立了地面永久抽采系统，逐步形成了“密钻孔、大孔径、高抽巷、大管路、邻近层和本煤层分源独立抽采”的抽采模式。全公司共建地面瓦斯抽采泵站12座，井下移动泵站15个，总装机容量6905kW，共敷设抽采系统管路150km，最大抽采能力15.5亿m3/a以上。3.建立先进的瓦斯监测系统，杜绝瓦斯超限作业，构建安全生产的重要防线阳煤集团所有生产和在建矿井全部实现瓦斯自动监测监控，形成国内比较先进的多功能瓦斯监测系统。共建有矿井瓦斯自动监测系统11套，井下工作分站486套；装设各类传感器2403个。在此基础上，我们又研制开发了监测监控4后备保障系统和无线交互控制系统，增强了瓦斯超限时设备断电可靠性，实现了远程数据采集和远程控制，确保了安全生产。（三）坚持企业自主创新，加强局部通风管理为确保掘进面通风安全，根据巷道断面及掘进距离不断增加的情况，全部选用大功率局部通风机和大直径风筒通风，风机功率为2×45kW或2×55kW，风筒直径820～1000mm。采用“双风机双电源”，实现“三专两闭锁”，并自主创新研制了智能瓦斯自动排放装置，在所有煤、半煤岩巷、长距离掘进面以及瓦斯涌出异常的掘进面安装，共安装209套，进一步加强了瓦斯排放的可靠性。同时逐步将井下局部通风机供电改为井上供电，实现真正的专供电源。（四）加强队伍建设，培养一支过硬的专业队伍我们始终把提高通风、瓦检、放炮人员的安全意识和技术素质作为一项重要工作来抓，采取“强制培训、分级管理、考核发证、提高素质”的措施，编写16种教材，对通风专业队伍进行技术培训和岗位练兵，培养造就了一支技术精、把关严、“只认瓦斯不认人”的通风专业队伍。二、全面创新瓦斯抽采技术，构建通风与抽采相结合的瓦斯综合治理体系全面贯彻国家“先抽后采、监测监控、以风定产”瓦斯治理十二字方针，是瓦斯治理的根本措施。根据我们对工作面瓦斯来源分析，邻近层瓦斯涌出是工作面瓦斯的主要来源，邻近层占81.5％，本煤层占18.5％。多年来，我们一直努力打造具有阳煤特色的以抽采邻近层瓦斯为主配合通风解决本煤层和采空区瓦斯的综合治理模式，不断探索研究地面钻井抽采技术，逐步形成了7种邻近层抽采技术、4种本煤层抽采技术共11种瓦斯抽采技术。并坚持以技术创新为手段，突破关键技术，攻克瓦斯抽采难关，加快实现局部抽采到全面抽采、井下抽采到井下井上全方位立体抽采格局。（一）坚持推广以邻近层抽采为主的瓦斯抽采技术5阳煤集团通过多年大规模的试验研究和不断的探索，创新了多种邻近层瓦斯抽采技术，每年施工钻孔36000m，岩石巷道15000m以上。先后采取了73mm密集钻孔、200mm大直径钻孔、拐弯钻孔等顶板穿层钻孔抽采技术。又创造性地试验并推广了顶板走向高抽巷和顶板倾斜高抽巷抽采邻近层瓦斯技术以及伪倾斜后高抽巷解决综放面初采期间瓦斯技术，地面钻孔抽采采空区瓦斯的7种邻近层抽采方法，取得了成功。钻孔抽采上邻近层瓦斯抽出率可达60％～70％以上，高抽巷道抽采上邻近层瓦斯抽出率可达80％～90％以上。长期的实践证明，采用以邻近层瓦斯抽采技术还必须配合通风技术措施综合治理瓦斯，才能保证工作面的安全开采。如15号厚煤层综放面，除了采用走向高抽巷和初采期伪倾斜后高抽巷抽采邻近层瓦斯技术外，还利用“U+I”型通风方式，布置内错尾巷，治理回风落山角瓦斯，形成了综放面全方位的瓦斯综合治理体系，有效地解决了高瓦斯易燃难抽采煤层综放开采的关键技术和重大难题，技术独特，使用性强，在阳泉矿区特大瓦斯条件下，使瓦斯绝对涌出量达到200m3/min的综放面达到了年产400万t的水平。该技术还获得了由国务院颁发的国家科技进步二等奖。图1为综放面瓦斯抽采与通风方式布置图。截止2007年底，全公司已累计抽采瓦斯45.88亿m3，2007年抽采量达到4.44亿m3（含本煤层抽采0.1023亿m3），瓦斯抽采总量占到矿井总涌出量的58％(表1)。图2为近年来阳煤集团瓦斯抽采量示意图。6图2阳煤集团近年来瓦斯抽采统计示意图（二）深入研究和强化实施高瓦斯低透气性煤层预抽随着矿井开采能力的加强以及工作面采长的不断增加，本煤层瓦斯的大量涌出成为影响生产安全的突出因素。我们主要采用顺层交叉、顺层平行、顺层扇型和掘进耳状布孔4种方式对高瓦斯低透气性煤层实施强制预抽，降低煤层瓦斯含量，防治瓦斯突出，并将本煤层预抽纳入到生产工艺程序，与生产部署统一设计、统一计划、统一实施。规定凡未进行预抽且预抽时间达不到3个月的回采面一律不得生产。同时采取激励政策：①对完成预抽钻孔计划的矿，按每米10元给予材料费补贴，超额部分工作面钻孔每米增加8元、掘进钻孔每米4元进行奖励；②对预抽瓦斯量按每抽1m3纯瓦斯0.01元进行奖励，完不成计划对等处罚。本煤层预抽钻孔布置是沿回风顺槽垂直方向打钻，孔径不小于100mm，布置方式分单侧和双侧两种布置方式，孔间距不大于5m。回风巷单侧布孔时，钻孔深度小于采长15～20m。若采用进回风巷双侧布孔时，钻孔累加深度应大于工作7面采长，交叉的中部要重叠15～20m。有突出危险的煤层掘进工作面预抽钻孔，采用向巷道两侧施工耳状钻场，对巷道两侧及前方煤体进行抽采。根据抽采试验表明，本煤层瓦斯抽采的关键是钻孔施工、成孔工艺以及预抽时间。图3为本煤层抽采的其中一种布置方法。图3本煤层瓦斯抽采布置示意图2007年有16个回采面进行了本煤层预抽，共打钻孔进尺658097m，平均百米钻孔抽采量0.051m3/min，瓦斯抽采总量1023万m3。经过采取强制本煤层预抽措施，各矿均取得了明显的效果，特别是一些突出矿井工作面采取预抽措施后，突出强度和次数降低了80％以上，如一矿的7105工作面、新景矿的7205工作面、平舒公司的1016工作面效果非常显著。2008年本煤层预抽钻孔进尺要达到124万m。抽采量要达到2000万m3，抽采水平要上一个大的台阶。（三）加快试验和推广地面羽状水平井抽采阳煤集团先后在左权石港矿井、寿阳新元矿井、昔阳寺家庄矿井，与远东公司、澳润恩特公司、蓝焰公司共打了13口地面羽状水平井、11口地面垂直井进行抽采煤层瓦斯试验，研究和探索适合于阳泉矿区地质条件的最佳地面瓦斯抽采技术，取得了初步的成果，单井瓦斯抽采量4000m3/d左右。三、积极推进瓦斯综合利用，加快形成瓦斯抽采与瓦斯利用一体化8阳煤集团是我国最早瓦斯利用的企业之一，已经有50年的历史。累计抽采瓦斯46亿m3，利用瓦斯11亿m3。阳泉市12万户居民约70万人都已经用上了瓦斯。这两年，我们大规模建设工业瓦斯利用项目，充分开发瓦斯利用途径。建造储配站6座，敷设中低压输配管路791km，建设区域调压站45座；现在瓦斯利用主要有瓦斯发电、氧化铝焙烧、永磁材料烧结、陶瓷烧制、大型工业锅炉、中央燃气空调等综合利用项目；在阳泉老区实现了“三纵三横”管网系统，在寿阳县、和顺县、左权县、平定县、昔阳县建设储配站和集输管线；制定了2008—2015年瓦斯抽采与利用规划，开发民用和工业瓦斯利用项目。2007年抽采瓦斯4.4亿m3，达到可利用浓度瓦斯量3亿m3，民用和发电等工业总利用量达到1.98亿m3，利用率66％，是目前国内综合利用瓦斯技术领域最广泛、综合利用瓦斯量最大的煤矿企业。此外，我们还成功注册CDM减排项目，一期氧化铝和一期瓦斯发电项目，一个减排期（6年）可实现二氧化碳减排交易收入6000万欧元（折合人民币约6亿元)，经济和社会效益非常明显。为了加快瓦斯抽采利用商业化步伐，我们成功地进行了煤矿瓦斯液化提纯工业化试验，并利用试验生产的液化瓦斯改装替代柴油的双燃料汽车35辆，已经进行行驶试验，性能稳定，每辆柴油车改为燃料车后，每天可节约燃料费273元，一年可节约燃料费89680元。2008年投资1.