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山西省煤矿瓦斯综合治理工程技术研究中心阳煤集团瓦斯治理技术赵长春山西省煤矿瓦斯综合治理工程技术研究中心总工程师山西省煤矿瓦斯综合治理工程技术研究中心第一讲阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心一、阳煤集团概况阳煤集团是一个以煤炭和煤化工为主导产业,铝电、建筑地产、装备制造、贸易服务四大辅助产业强势发展的煤基多元化企业集团。目前,拥有包括阳泉煤业、三维股份和太化股份三个上市公司在内的分子公司502个,企业总资产1494亿元,职工17.5万人,2013年实现营业收入2018亿元,利税96亿元,位列全球企业500强407位。所属企业横跨晋冀鲁京渝5省15个地市,拥有44座煤矿,15家化工企业。山西省煤矿瓦斯治理工程中心一、阳煤集团概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心瓦斯大突出频繁工作面最大涌出量305m3严重时一年有4个工作面封闭建企以来共发生煤与瓦斯突出3969次煤层透气性差一、阳煤集团概况自然发火严重难抽采山西省煤矿瓦斯治理工程中心二、阳煤集团“一通三防”技术概况“一通三防”组织管理机构1、阳煤集团煤炭板块实行分区域管理,即集团公司本部和4个区域煤炭管理公司。4个煤炭管理公司分别为:晋东公司、寿阳公司、晋北公司、晋南公司。2、阳煤集团总工程师对全集团“一通三防”重大技术改造、瓦斯治理技术、规章制度建设、灾害防治工作整体负责。3、集团设通风副总工程师,公司机关设通风部,由集团公司通风副总兼任部长,配常务副部长1名,副部长3名,下设技术科、管理科、抽采科、防突科、防尘防灭火科和瓦斯监控中心,共有员工30名,负责落实各级管理部门的方针政策及本部矿井“一通三防”日常管理,为区域公司提供技术支持,对“一通三防”技术改造前期审查,为集团公司领导决策提供基础资料。山西省煤矿瓦斯治理工程中心“一通三防”组织管理机构4、区域公司设总工程师,下设通风处,负责所属区域范围内的“一通三防”日常及技术管理工作。5、各矿实行以总工程师为主的矿、区、队三级管理,设通风副总工程师,通风区配备5-7名副区长,下设通风队、钻机队、监测队、综合队,分别负责瓦斯检查、放炮、测风、构筑通风设施、打钻、验孔、瓦斯监测监控、综合防尘、防灭火等工作。6、在抽采工程量大的部分突出矿井成立了抽采工区,主要负责打钻和防突。7、通风区区长为矿长助理,通风区接受矿长和总工程师的垂直领导,凡涉及“一通三防”的工作和工程必须经矿总工程师同意。为了强化通风监督职能,对于通风部门“一通三防”业务工作的考核与处罚,本矿范围内除安监部门、矿总工程师(副总)和矿长外,其它部门和人员均不准对其进行考核或处罚。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心矿井通风1、阳煤集团所有矿井实现了机械通风,其中本部、寿阳、和晋东公司所属的大型生产矿井均采用分区式通风。联营兼并的小型矿井通风系统较简单,多采用并列式通风。到目前为止共安设主要通风机65套,装机能力9.3万Kw,实际排风量约为51万m3/min,总回风瓦斯浓度一般在0.3%-0.4%。2、在阳煤集团的大型生产矿井中,通风大都采用多进风井、多回风井混合通风方式,一般主扇的负担的通风距离约5公里左右。均按要求实现了分区通风及采掘工作面独立供风。采区内一般有两条进风巷和两条回风巷,其中轨道巷和皮带巷用作进风巷,另布置两条回风巷回风。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心矿井通风3、采煤工作面通风因为所采煤层的特性不同,所采用的通风方法也不一样。15#煤综放工作面一般采用“U+I”通风系统,即一条进风顺槽进风,一条回风顺槽和内错尾巷回风,工作面配风量一般1500m3/min。在工作面上方8—10倍采高的位置,布置走向顶板高抽巷抽放邻近层和围岩的瓦斯。4、其它中厚煤层综采工作面一般采用“U+L”通风系统,即一进、一回加外错尾巷的方式,外错尾巷布置在工作面以外的回风侧,距回风巷的距离一般为20-25m,外错尾巷与回风巷用横贯沟通,在外错尾巷内布置穿层钻孔(∅200mm)抽放上邻近层瓦斯。上述两种通风加抽采的方式是阳煤集团回采工作面瓦斯治理代表性技术方法二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心矿井通风5、局部通风。在高瓦斯矿井和瓦斯突出矿井,局部通风机均实现双风机双电源自动切换、智能瓦斯引排装置、三专两闭锁,高突矿井煤巷掘进安装45kw、55kw对旋局扇,配备直径800㎜、900㎜、1m、1.2米m的防静电、阻燃风筒。出口风量均大于400m3/min。为有效控制瓦斯超限,在大力推进瓦斯抽采的基础上,阳煤集团采取了多种措施,主要有:按照生产矿井技术改造主扇富余系数不小于1.5,新建矿井主扇富余系数不小于2.0。实行“上限配风”采煤工作面富余系数不小于1.7,掘进工作面实行大局扇、大风筒、大风量,煤巷、半煤岩巷、高抽巷及瓦斯大的岩巷掘进工作面出口风量不小于400m3/min;二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心瓦斯防治1、阳煤集团现有地面抽采泵站23座,装机能力38912.5m3/min。其中集团公司本部13座,抽采能力21903.8m3/min;寿阳公司4座,抽采能力6920m3/min,晋东公司6座,抽采能力10088.7m3/min。2、邻近层瓦斯抽采:在阳煤集团高、突矿井中,瓦斯主要来源于邻近层,阳煤集团治理邻近层瓦斯的方法有八种。常用的主要方法有:(1)工作面顶板岩石走向高抽巷抽采(2)外错尾巷大间距大直径穿层钻孔抽采(3)初采期伪倾斜后高抽巷抽采方法阳煤集团邻近层瓦斯抽采具有浓度高、抽放量大、且抽放量稳定的特点。是瓦斯利用的主要来源。通过高抽巷抽放的瓦斯占邻近层瓦斯涌出总量的95%。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心邻近层八种抽采方法外错尾巷大间距大直径穿层钻孔抽采方法外错尾巷拐弯穿层钻孔抽采方法工作面顶板岩石走向高抽巷抽采方法外错尾巷顶板倾斜高抽巷抽采方法初采期伪倾斜后高抽巷抽采方法外错尾巷密间距小直径穿层钻孔抽采方法地面钻孔抽采采空区方法阳煤集团邻近层八种抽采方法采空区埋管抽采方法二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心瓦斯防治3、本煤层瓦斯抽采阳煤集团本煤层瓦斯抽采钻孔布置方法:(1)回采工作面回、进风双向对打钻孔(2)回采工作面单向钻孔(3)掘进工作面区域预抽钻孔(耳状钻场、平头钻场)(4)井下千米钻机条带预抽(5)大功率、大扭矩长钻孔区域预抽(6)岩巷穿层钻孔区域预抽二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心瓦斯防治4、地面煤层气抽采(1)直井压裂(2)多分支水平井(3)U型水平井+筛管从2007年开始,阳煤集团瓦斯治理技术由经典的邻近层瓦斯抽采,逐渐形成了邻近层瓦斯抽采、本煤瓦斯层抽采、井下千米钻机及长钻孔区域瓦斯抽采、卸压瓦斯抽采、低透气性煤层增透瓦斯抽采、地面煤层气抽采的全方位、立体化瓦斯抽采格局。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心矿井火灾防治1、阳煤集团各矿建立了防止煤层自然发火机构,建立健全了防灭火系统管理体制和考核责任制度,配备防灭火工程技术专业人员,负责自然发火的预防和矿井火灾的处理。2、阳煤集团晋北所属矿井开采的煤层较厚,煤层变质程度低,自然发火危险性大;晋东公司所属各矿开采的15#煤虽然属于Ⅲ类不易自然煤层,但上部容易自燃的14#煤层距15#煤层的层间距在6-8m范围内,随15#煤层的开采而进入采空区,增加了自然发火的危险性。晋南公司开采的煤层一般为Ⅲ类不易自燃煤层。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心矿井火灾防治3、阳煤集团在煤层容易自燃的矿井均建立了以地面黄泥灌浆系统、低温注氮系统、束管监控系统为主的防灭火系统。在本部开采的15#煤层和其他有自然发火倾向的矿井,建立束管监控系统,建立了井下移动的简易的黄泥灌浆设备。2007年至2013年,阳煤集团工作面着火共计7次,平均每年要有1工作面因着火封闭。纵观阳煤集团历年来发生的工作面着火,90%以上是因瓦斯参与造成的,因此,阳煤集团矿井火灾防治更具有其复杂性。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心矿井粉尘防治1、综采面防尘综采工作面用水采用自动水箱,加压泵。降尘水压达到1.6MP,分别供给采煤机外喷雾和支架喷雾,回风设置粉尘监测传感器并附加自动喷雾。在粉尘超过一定数值时喷雾自动打开,注水全部采用动压注水,厚煤层采用长孔动压注水,孔距15-20米,孔深80-120米。薄煤层采用浅孔动压注水,孔距3米,孔深3-7米,压力12-16MP。各转载点都设有洒水装置。进、回风巷每三天洗巷一次。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心矿井粉尘防治2、综掘面防尘综掘面采用机组内外喷雾,水射流除尘风机和净化水幕,转载洒水:开拓及炮掘面另加一道放炮自动喷雾,湿式打眼和除尘风机,每周洗巷一次。所有采掘面人员配备防尘口罩。采区皮带巷和主运皮带转载点设置封闭防尘罩,罩内安装除尘风机或洒水装置。并在主皮带巷机头下风侧100米处设置阻尘帘,通过钢网同喷雾共同作用将机头溢出的粉尘阻积下来,废水通过渠道流入水仓返回夺面。底卸煤仓进出口10米范围内和煤仓口分别设置自动喷雾。矿井按要求全部上齐隔爆设施。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心矿井粉尘防治4、撒布岩粉在采煤工作面回风撒布岩粉,按要求300米为一段区域,撒布厚度为3mm约需25-30吨,经煤样化验分析需7-10天撒布一次。5、抽放钻孔除尘技术阳煤集团每年本煤层钻孔施工约800万m,是一个主要产尘源。每个钻孔产出煤粉1-1.5吨,其中有30%可随风飞扬造成污染,孔口降尘是将所出的煤粉大部分由集到尘帘中,可飞扬部分由连接在外部的水射流除尘风机吸出并进行处理,孔口不见粉尘飞出,其装置用水量2-3L/min,吸入风量20-25M3,效果明显。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯治理工程中心矿井粉尘防治6、各矿都有专业测尘人员,大部分有操作合格证,按规定每月两次全尘和呼尘测定上报,,游离二氧化硅储量和粉尘分散度,每半年测定一次。个体全工班呼吸性粉尘,测定由集团公司职业病防治所派专人到各矿每季度按采、掘、开各工序测定25%。井下综采工作面回风巷全部安装粉尘监测传感器,监测数据同瓦斯数据一同上传。二、阳煤集团“一通三防”技术概况山西省煤矿瓦斯综合治理工程技术研究中心第二讲阳煤集团瓦斯治理技术山西省煤矿瓦斯治理工程中心一、邻近层瓦斯抽采技术二牢固的思想防线是瓦斯治理的根本阳煤集团高瓦斯矿井瓦斯涌出的主要来源是邻近层瓦斯。单一煤层综采工作面采场最初为一进一回“U”型通风系统,为解决上隅角瓦斯超限,发展为布置外错专用排瓦斯巷的一进两回“U+L”系统。上邻近层瓦斯采用直径200mm的大直径顶板穿层钻孔抽采。15#煤层平均厚度6.18m。采用综采放顶煤或一次采全高采煤工艺,采场通风系统采用“U+I”型。上邻近层瓦斯采用走向高抽巷进行巷道抽采,形成了以走向高抽巷为核心阳煤集团邻近层瓦斯抽采技术特点。综放面顶板岩石走向高抽巷布置图山西省煤矿瓦斯治理工程中心一、邻近层瓦斯抽采技术山西省煤矿瓦斯治理工程中心一、邻近层瓦斯抽采技术山西省煤矿瓦斯治理工程中心一、邻近层瓦斯抽采技术山西省煤矿瓦斯治理工程中心一、邻近层瓦斯抽采技术山西省煤矿瓦斯治理工程中心一、邻近层瓦斯抽采技术2001至2013年,阳煤集团邻近层瓦斯抽采量累计达66亿m3山西省煤矿瓦斯治理工程中心技术背景阳泉矿区综放工作面一般采用顶板走向高抽巷抽放邻近层瓦斯,抽放率达到90%以上,但工作面初采期间由于顶板岩石冒落及裂隙影响范围达不到高抽巷位置,近距离邻近层不稳定涌出的瓦斯全部涌入工作面,造成工作面瓦斯超限。解决方案经过大量试验研究,采用中低位后高抽巷、伪倾斜后高抽巷抽放技术、使初采期间不稳定涌出的瓦斯得到有效的排放,保障了综放面各个工作地点瓦斯浓度都处于安全规程规定以下,有效消除了不稳定涌出的瓦斯对
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