阳煤集团防治煤与瓦斯突出

——李月奎13994547678提纲2019-9-262阳煤集团概况1环节管控及政策3事故案例分析4瓦斯治理技术2阳煤集团概况2019-9-263企业基本情况1可采煤层情况2瓦斯地质条件及瓦斯赋存规律3安全生产情况4阳泉矿区位于山西省东部，面积2102.47km2，行政区划隶属阳泉市管辖；井田地理坐标为：东经112°54′～114°04′、北纬37°40′～38°31′。阳泉矿区交通方便。铁路方面，石太线穿过矿区中心东至石家庄，与京广线相接；西到太原，与同蒲线相连；矿区内还有专用铁路与石太线接轨。建在阳泉市北部盂县的阳泉北站，有高速客运专线可以通达太原、石家庄以及北京。公路方面，307国道及太旧高速沿桃河北岸经矿区南界向西至太原、五和高速从矿区东部经过（图1）。矿区地形较复杂，沟谷纵横，西部寿阳区和南部和顺区以剥蚀低山丘陵为主，中部盂县、阳泉、昔阳一带以剥蚀中-低山为主；总趋势为西高东低、南高北低，相对高差近千米。2019-9-264一、基本情况2019-9-265一、企业基本情况图1阳泉矿区位置交通图阳煤集团成立于1950年1月，是全国最大的无烟煤生产基地。经过60多年的发展，现已成长为一个以煤炭和煤化工为主导产业，电、铝、建筑地产、装备制造、贸易物流共同发展的煤基多元化企业集团。现有矿井43座，分布在阳泉、晋北和晋南三个生产区域，其中煤与瓦斯突出矿井9座，高瓦斯矿井16座，年生产规模近7000万吨，大部分集中在山西沁水煤田东北部的阳泉矿区，含煤地层分布在石炭—二叠系的太原组和山西组，主采煤层3#、9#、15#，地质条件较为复杂，地质构造以褶曲、断层和陷落柱为主，瓦斯、地质构造和矿压显现巷道变形是制约矿井安全生产的主要因素。其中瓦斯灾害尤为突出，是全国瓦斯涌出量最大的矿区，也是全国瓦斯抽采难度最大的矿区之一，近年来，随着矿井开采深度的延伸，瓦斯涌出量也随之增大。2016年，全公司瓦斯抽采矿井绝对瓦斯涌出量为3867.84m³/min，瓦斯抽采量2728.73m³/min，平均抽采率70.07%。一、企业基本情况2019-9-266二、可采煤层情况2019-9-267矿区内煤层包括3、6、8上、8、9、12、13、15、15下号煤层，3号、15号煤层为大部分可采稳定煤层，8#、9#、12#煤层为较稳定局部可采煤层。①3号煤层：位于山西组中部，K8砂岩（山西组与石盒子组分界砂岩）下20～30m；下距6号煤层22.50m左右。为矿区稳定的大部可采煤层，煤层厚度0.75～4.80m，平均厚2.26m，在矿区西北部较厚，东南部较薄，由西北向东南方向逐渐变薄。煤层结构简单-较简单，一般含0～2层夹矸，本煤层层位稳定，分布广，是煤层对比的良好标志。3号煤层局部有冲刷现象。煤层顶板为灰黑色砂质泥岩、粉砂岩或细砂岩，在冲刷变薄区顶板为灰白色中-细粒砂岩，底板为黑灰色泥岩、炭质泥岩、灰褐色砂质泥岩及细砂岩。②6号煤层：位于山西组下部，上距3号煤层22.50m左右，下距8号煤层15.00m左右。为不稳定煤层，煤层厚度0~3.11m，平均1.30m。在矿区多呈片状分布，在大部分地区尖灭或不可采。6号煤层的分布主要受底部K7砂岩与老顶砂岩所控制，当这两层砂岩发育厚度增大或者合并成一层时，则6号煤层不发育，当这两层砂岩变薄或老顶相变为砂质泥岩时，则6号煤层发育。煤层结构简单，一般不含夹矸。煤层直接顶为砂质泥岩，老顶为中粒砂岩，局部相变为粉砂岩或砂质泥岩。底板为砂质泥岩及粉砂岩2019-9-268二、可采煤层情况③8号煤层：位于太原组上段上部，K7砂岩下5~18m处，上距6号煤层15.00m左右，下距9号煤层13.27m左右。煤层厚度0~3.90m，平均1.65m，属矿区内较稳定大部可采煤层。含0~3层夹矸，夹矸岩石成分为泥岩、砂质泥岩或炭质泥岩，煤层结构简单~复杂。煤层直接顶为泥岩、砂质泥岩，老顶为中细粒砂岩（K7），底板为中细粒砂岩，局部相变为泥岩。④9号煤层：位于太原组上段中部，上距8号煤层13.27m左右，下距12号煤层30.47m左右。煤层厚度0~4.10m，平均1.99m，属较稳定大部可采煤层，一般含夹矸0~3层，煤层结构简单~复杂。煤层直接顶为中细粒砂岩（即8号煤层底板），局部相变为泥岩，底板为中粗粒砂岩，局部相变为粉砂岩。2019-9-269二、可采煤层情况⑤12号煤层：位于太原组中段中上部，K3石灰岩和K4石灰岩之间，上距9号煤层30.47m左右，下距13号煤层10.00m左右。煤层厚度0~2.60m，平均1.09m，可采区主要分布在井田东北、西南部，本煤层不可采区主要受冲刷影响而变薄，属井田不稳定局部可采煤层。煤层结构简单~较简单等，在煤层中一般含0~2层夹矸。煤层直接顶为泥岩，老顶为细砂岩，底板为砂质泥岩，局部相变为中细粒砂岩。⑥13号煤层：位于太原组中段中部，K3石灰岩之下，上距12号煤层10.00m左右，下距15号煤层29.50m左右。煤层厚度0~1.80m，平均0.80m，可采区主要分布在井田东部，西部仅有小块段可采，属井田内不稳定局部可采煤层。煤层结构简单，一般不含夹矸。煤层直接顶为泥岩、粉砂岩，局部冲刷，老顶为石灰岩（K3），底板为中细粒砂岩，局部相变为砂质泥岩。2019-9-2610二、可采煤层情况⑦15号煤层（包括合并层）：位于太原组下段上部，K2石灰岩之下，上距13号煤层29.50m左右，下距15下号煤层2.50m左右。本煤层在全井田内均有分布，厚度稳定，全部可采，属井田稳定可采煤层。煤层厚度3.80~9.50m，平均6.30m。煤层结构简单~复杂，一般含1~4层夹矸。煤层直接顶为泥岩，老顶为石灰岩（K2），底板为砂质泥岩、粉砂岩。⑧15下号煤层：位于太原组下段中上部，K2石灰岩之下，上距15号煤层2.50m左右。本煤层在全井田内均有分布，在井田东北部与15号煤层合并为一层，在井田西南部分叉为独立煤层，厚度较稳定，属井田较稳定大部可采煤层。煤层厚度0.60~3.85m，平均2.04m。煤层结构简单~较简单，一般含0~2层夹矸。煤层直接顶为泥岩、砂质泥岩、细砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩2019-9-2611二、可采煤层情况三、瓦斯地质条件及赋存规律2019-9-2612阳泉矿区主要可采煤层中3号煤、8号煤、9号煤和15号煤为突出煤层，且煤层普遍碎软，瓦斯含量高、压力大，煤层透气性差，为难（极难）抽采煤层，抽采难度大，抽采时间长，抽采效果差。阳泉矿区瓦斯地质条件区域差异性很大，突出矿井之间、突出煤层之间瓦斯地质条件差异较大，就是同一矿井不同采区、同一采区不同工作面之间也存在很大差异，例如，煤层坚固性系数0.17—1.3，瓦斯含量3.09-26.74m3/t，瓦斯压力0.22—2.48MPa之间，透气性0.0036-9.27m2/MPa2·d。阳泉矿区特殊的瓦斯地质条件给阳煤的瓦斯治理工作带来了诸多困难。2019-9-2613阳泉矿区瓦斯赋存状况呈现3个瓦斯储集层段：上储集层段包括3#煤层及其上下邻近层；中储集层段包括12#煤层及其上下邻近层和两层石灰岩K4、K3；下储集层段为13#煤层及下部煤层和K2石灰岩。三、瓦斯地质条件及赋存规律集团公司自1950年建企以来，共发生10人以上瓦斯爆炸事故3起，分别是：1952年1月8日，四矿丈八煤东大巷十东顺修理风桥时发生瓦斯爆炸，死亡14人；1978年12月3日，二矿小南坑72903工作面顺槽整巷时发生瓦斯爆炸，死亡10人；2003年8月14日，三矿裕公井扩二区南六瓦斯排放过程中发生瓦斯爆炸，死亡28人。2006年以前，瓦斯超限次数均在24万次/年以上。建企以来，共发生煤与瓦斯突出、喷出3976次（89年以前3583次死亡5人）；其中突出1558次，喷出2418次，突出煤量8123.89t，瓦斯量327万m3。最大的煤与瓦斯突出事故是2009年6月10日寺家庄矿15201进风顺槽掘进时发生突出，突出煤量近300吨，瓦斯量3万余立方米，死亡4人。五、安全生产情况2019-9-2614在阳煤集团历年来的死亡事故中，伤亡人数最多的是瓦斯事故，血的教训使我们深刻感受到：必须把瓦斯防治放在安全工作重中之重的位置上。2015年底，集团公司提出保安全、治瓦斯、塑造阳煤新形象，把瓦斯治理摆在首要位置，举全集团公司之力治理瓦斯灾害，将治理速度、治理能力、治理水平、治理标准打造成为集团公司的第一速度、第一能力、第一水平、第一标准的顶层设计，具有重要的战略意义。2019-9-2615瓦斯治理技术2019-9-2616煤与瓦斯突出12345煤与瓦斯突出由地应力、包含在煤中的瓦斯和煤的结构（包括其力学性质）三个因素决定，在发生突出的过程中，地应力、瓦斯压力是发动和发展煤（岩）与瓦斯突出的动力，煤的结构则是阻碍突出发生的因素，它们存在于一个体系（突出煤层及围岩）之中，有着极为密切的内在联系，既互相依赖，又互相制约。一、煤与瓦斯突出2019-9-2617•煤与瓦斯突出的过程是煤层中存储的瓦斯能和应力能的失稳释放，表现为在极短时间内向采掘空间内抛出大量的煤岩体及瓦斯，突出煤岩量从几吨到上万吨，瓦斯量从几百到上百万立方米，并可能诱发瓦斯次生灾害。•按突出强度分：小型突出：突出的煤（岩）数量小于100t。中型突出：100-500t。大型突出：500-1000t。特大型突出：大于1000t。2019-9-26突出的特点p抛出大量煤岩体堵塞巷道，推到设备、支架，严重损害巷道，作业人员难以及时撤离，造成煤流埋人p瞬间涌出大量甲烷井下甲烷浓度增高造成人员窒息，引起风流逆转p引发次生灾害存在大量可燃气体，引易发瓦斯爆炸、瓦斯燃烧等次生灾害一、煤与瓦斯突出2019-9-26时间：2009年11月21日1时36分发生地点：三水平南二石门15层探煤巷掘进工作面抛出岩石：抛出距离超过10m一、煤与瓦斯突出•据资料记载，阳煤集团第一次瓦斯突出发生在1966年一矿北头嘴井的602工作面。到1989年底共发生瓦斯异常涌出3583次，其中突出1479次（工作面突出1312次掘进发生突出167次），喷出2104次。至2013年共发生煤与瓦斯突出3969次，其中突出1554次，喷出2415次，突出煤量8123.89t，瓦斯量3275657.44m3。上世纪最大的一次瓦斯突出是1981、6、28三矿一号井71804综采工作面，突出煤量525吨。•2009年6月10日5时17分,寺家庄发生煤与瓦斯突出事故,4人不幸遇难，突出煤量281吨，•2012、6.19新景矿瓦斯突出共涌出瓦斯量15862立方米，煤量202.99吨，断电时间359分钟，死亡3人。2014年5月13日13时59分五矿赵家分区瓦斯突出死亡4人，2015年2月12日11时38分15203运输巷掘进面在施工局部卸压孔时发生煤与瓦斯突出，事故造成3人遇难。2019-9-26一、煤与瓦斯突出•建企以来瓦斯突出统计(2009以后31次）2019-9-26年度合计（次）突出（次）喷出（次）煤量（吨）瓦斯量（立方米）3976155824188737.89（05-15年）3304276.46（05-15年）2001年以前3644142322212001年4220222002年6525402003年256192004年218132005年8020605345.6129062502006年19613373.4105654.542007年25196688.2102634.82008年24717339.534595.12009年1495425.6642987.592010年651258.7817915.432011年651249.75208732012年110202.99158622013年110260274002014年110325113542015年220269187502016年000002017年000002018年00000一、煤与瓦斯突出•阳泉矿区瓦斯突出的特点•1、瓦斯突出受地质构造影响很大，多数瓦斯突出发生在向斜轴部、小断层、古河道冲刷带和煤层褶屈地带，在陷落柱附近发