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最新管理综合类论文 瓦斯治理的一般方法

2018-12-03 10:54:04来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘 要:随着科技的快速发展,突出矿井瓦斯治理的理念、突出预测、防突技术及装备等都有了较大发展。瓦斯抽放措施有很多种,主要的方式为局部防突措施和区域防突措施。此外瓦斯治理管理对突出矿井瓦斯治理具有重大的影响。简要从技术,管理方向介绍了煤矿治理瓦斯的一般方法。

  关键词:瓦斯治理、局部防突措施、区域防突措施、管理

  随着科技的快速发展,突出矿井瓦斯治理的理念、突出预测、防突技术及装备等都有了较大发展。突出矿井瓦斯治理理念先后经历了四个阶段,依次为“局部防突措施为主”、“先抽后采”、“抽采达标”和“区域防突措施先行”。50 年代~80 年代,研究的重点是探索煤与瓦斯突出规律,引进并吸收国外的煤与瓦斯突出防治技术与经验。到了 80 年代~90 年代末,研究的重点是煤与瓦斯突出危险性预测方法和预测指标。

  2002年8月30日,提出了“先抽后采,监测监控,以风定产”的十二字方针。2005年 3 月提出了区域性治理与局部治理并重,实施“可保尽保,应抽尽抽”的瓦斯治理方针。2008年7月8日,提出了“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”和“强化多措并举、应抽尽抽、可保尽保、抽采平衡的技术措施,确保抽采达标”的瓦斯治理理念。2009 年颁布《防治煤与瓦斯突出规定》,在规定中明确提出:煤与瓦斯突出防治工作坚持“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则,未采取区域综合防突措施并未达到指标要求的区域严禁进行采掘活动。从预测范围来说,突出危险性预测可分为区预测和局部预测。从预测方式来说,突出危险性预测可分为指标预测和模型预测。

  1 煤矿瓦斯抽采对保障安全生产的作用

  1.1 煤矿瓦斯赋存条件

  煤炭是中国的主要能源,占一次能源的70%以上.进入21世纪以来,随着中国经济的快速增长,煤炭需求量也快速增长,2001年至2008年中国煤炭产量由11.06亿t猛增到27.2亿t,平均每年增长了18.24%.中国煤炭工业在保障中国经济快速增长的同时,也使煤炭的开采条件不断恶化,突出表现在开采深度增加、瓦斯压力和瓦斯含量增大、地质构造条件复杂,瓦斯灾害、特别是煤与瓦斯突出灾害日趋严重。

  1.2 瓦斯抽采的目的

  中国煤矿的瓦斯事故类型分为瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧和窒息.瓦斯爆炸、瓦斯燃烧和窒息事故的原因之一是瓦斯积聚达到一定的体积分数.例如瓦斯体积分数达到5%~15%时,有可能引起瓦斯爆炸事故;瓦斯体积分数大于15%时,有可能引起瓦斯燃烧事故;由于瓦斯积聚使空气中氧气体积分数降到12%时,人感到呼吸非常短促.煤与瓦斯突出是煤体中存储的瓦斯能和应力能的失稳释放.煤层瓦斯的大量直接排放不仅浪费了能源资源而且严重污染了环境,以甲烷为主要成分的煤层瓦斯是一种具有强烈温室效应的气体,甲烷的温室效应比二氧化碳大20倍以上.因此,煤矿瓦斯抽采的目的为:

  1)减少瓦斯涌出、预防瓦斯超限、降低瓦斯积聚,为矿井通风创造有利的条件;

  2)降低煤层中存储的瓦斯能量、提高煤体强度,防治煤与瓦斯突出;

  3)开发利用高效洁净的能源;

  4)降低对环境的污染。

  2 国内治理瓦斯的发展

  随着科技的快速发展,突出矿井瓦斯治理的理念、突出预测、防突技术及装备等都有了较大发展。突出矿井瓦斯治理理念先后经历了四个阶段,依次为“局部防突措施为主”、“先抽后采”、“抽采达标”和“区域防突措施先行”。50 年代~80 年代,研究的重点是探索煤与瓦斯突出规律,引进并吸收国外的煤与瓦斯突出防治技术与经验。到了 80 年代~90 年代末,研究的重点是煤与瓦斯突出危险性预测方法和预测指标。

  2002年8月30日,提出了“先抽后采,监测监控,以风定产”的十二字方针。2005年 3 月提出了区域性治理与局部治理并重,实施“可保尽保,应抽尽抽”的瓦斯治理方针。2008年7月8日,提出了“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”和“强化多措并举、应抽尽抽、可保尽保、抽采平衡的技术措施,确保抽采达标”的瓦斯治理理念。2009 年颁布《防治煤与瓦斯突出规定》,在规定中明确提出:煤与瓦斯突出防治工作坚持“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则,未采取区域综合防突措施并未达到指标要求的区域严禁进行采掘活动。从预测范围来说,突出危险性预测可分为区预测和局部预测。从预测方式来说,突出危险性预测可分为指标预测和模型预测。

  3 瓦斯治理的方法

  3.1 煤矿瓦斯治理方法分类

  在采区顶底板抽放、老区埋管抽放、工作面面打钻抽放的基础上,对重点工作面普遍施行预掘抽放巷,提高瓦斯抽放力度.我国大部分高瓦斯矿区煤层具有低透气性、可压密性和易流变性的三性特征,

  我国煤矿瓦斯抽放方法可分为:

  1)预抽煤层瓦斯,分为采动卸压预抽和原始煤体预抽,该方法也称为区域性瓦斯治理方法。

  2)随采随抽煤层瓦斯,即在煤层开采过程中通过钻孔、巷道或埋管。抽采工作面附近空间内的瓦斯随工作面开采过程的进行而同时进行。但由于煤矿瓦斯灾害治理是一个综合的过程,往往需要多种抽放方法的配合才能保证煤矿的安全回采。

  例如,在保护层开采过程中为了保证保护层工作面的安全回采,需要采取随采随抽的方法;解决邻近层和保护层的瓦斯涌出对保护层开采的影响;通过采动卸压瓦斯的预抽消除被保护层工作面的突出危险性,把高瓦斯突出煤层变为低瓦斯或无突出的煤层。

  一般来说在保护层工作面开采过程中,可能还需要综合随采随抽和卸压强化两种方法。

  原始煤层预抽方法目前主要用于无保护层可采的突出危险煤层的开采,分为底板条带预抽、底板大面积预抽和煤层顺层钻孔预抽三种方法。由于我国煤层普遍原始透气性较低、钻孔密度大、预抽期较长,所以目前瓦斯高突出矿井大都采用底板条带预抽来消除工作面和开切眼的突出危险性。掘进工作面回采巷道,从工作面两巷施工煤层顺层钻孔预抽煤层瓦斯。

  3.2 煤矿瓦斯治理方法介绍

  图3-1 瓦斯治理措施

  如上图中给出的瓦斯治理措施基本:

  1) 保护层开采及卸压瓦斯抽采技术自 1933 年法国最先试验使用以来,已经在许多国家得到了推广应用。保护层开采是指突出矿井在开采煤层群条件下,首采将无突出危险或突出危险较小的煤层或软岩层作为保护层,使被保护煤层发生卸压、膨胀,透气性增加,形成“解吸-扩散-渗流”的流动条件,同时采用预先施工好的钻孔或巷道抽采卸压瓦斯,降低煤层瓦斯含量,消除瓦斯灾害的隐患。

  被保护层开采后,上覆煤岩体会形成弯曲带、断裂带和垮落带,下表面煤岩体会出现底鼓变形带和底鼓裂缝带。煤矿保护层开采是建立在破坏被保护层开采基础上的,所以被保护层应处在弯曲带和断裂带上。

  被保护层断裂带上的煤岩会出现平行层理裂缝,同时还会出现垂直与斜交层理裂缝,所以尽量要将抽放瓦斯引入平行层理方向或垂直与斜交层理方向。在断裂带抽放瓦斯主要采取的方法有走向高位钻孔法,走向高抽巷法"地面钻井法"倾向高位钻孔法"底板穿层钻孔法"倾向高位抽巷法等!被保护层弯曲带煤炭整体会出现下沉趋势,这样平行层理便出现了裂缝,所以,在弯曲带抽放瓦斯的流向是最为简单的,弯曲带抽放瓦斯方法包含地面钻井法底板穿层钻孔法和顶板穿层钻孔法。

  另外,在对上保护层进行开采时,确保被保护层存在于底鼓变形带和底鼓裂缝带之内,由于被保护层处在不同区域,煤岩裂缝差异相对较大。在对保护层下部进行瓦斯抽采时,在选择方法上有一定的限制性,所以开采保护层煤矿瓦斯抽放方法是十分单一的。

  2) 地面钻井预抽煤层瓦斯技术于上世纪八十年代在美国成功应用,上世纪九十年代开始在中国不同矿区开展试验。该技术是从地面施工钻井至煤层,通过地面泵站预抽本煤层和邻近层的瓦斯。从在国内的试验情况来看,除了山西沁水盆地取得了与美国 SanJuan 盆地相当的抽采效果外,在其它矿区的试验结果均不理想。主要原因是,我国大部分高瓦斯矿区地质构造复杂,煤层松软,透气性低。

  3) 穿层或顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术的实质是在突出煤层施工之前,通过向区段、煤巷条带或回采区域内施工穿层或顺层钻孔,大面积预抽煤层瓦斯,释放瓦斯潜能,并由此引起煤层收缩变形、地应力下降、透气性增大,钻孔抽采半径扩大,提高瓦斯抽采的效果。预抽煤层瓦斯技术适用于开采单一突出煤层或煤层群开采的首采煤层,因其适用性强,消突效果明显,在不具备保护层开采条件的突出煤层得到了广泛的应用。

  4) 采掘工作面的局部瓦斯治理措施在以前发挥了重要的作用,但以后会越来越少,成为区域瓦斯治理的补充措施。其中,局部范围内瓦斯排放或抽采钻孔是利用钻孔周围形成的破坏圈进行瓦斯排放或抽采,抑制瓦斯事故的发生;随采随抽是为了避免周围卸压区域内瓦斯的大量涌出,所进行的瓦斯抽采。

  5) 井巷揭穿突出煤层时,因岩柱的隔离和阻挡,前方煤体一般处于未卸压和无瓦斯排放的状态,且揭煤断面远比煤巷断面大,其发生突出等瓦斯灾害的可能性和严重性是各类井下巷道中最大的一种。因此,井巷揭煤必须对揭煤区域进行突出危险性预测,并采取相应的瓦斯治理措施。

  1 顺煤层瓦斯抽放技术

  井下顺煤层钻孔预抽煤层瓦斯是一种主流发展技术,它能确保采掘工作在低瓦斯含量条件下进行,给采掘工作创造安全环境,抽瓦斯成本也相对较低.但由于我国煤层透气性较低,煤层可钻性较差,加上较长的预抽时间,使采掘接替紧张,因此,往往难以使一些企业接受.但在单一煤层开采条件下,要取得安全高效的生产效果,采用顺煤层钻孔预抽煤层瓦斯是最佳的选择.顺煤层瓦斯抽放有3种布置方式:顺煤层水平长钻孔、倾斜方向顺煤层长钻孔、底板岩石巷道穿层钻孔.目前,顺煤层长钻孔施工困难,煤层透气性低,预抽瓦斯的效果不理想等问题仍制约顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术大面积推广.为此,近几年国内外进行了大量的研究.对顺煤层钻孔施工,利用压风排渣钻进技术,提高松软突出危险煤层的钻孔成孔深在提高煤层透气性方面,重点研究并逐步完善了控制预裂爆破和高压水射流钻扩孔一体化技术,极大地促进了顺煤层钻孔预抽瓦斯技术的发展.

  2 采动卸压瓦斯抽放技术

  顺煤层钻孔预抽瓦斯技术不能预先对高瓦斯煤层进行处理,尚不能在采掘生产系统形成前进行瓦斯抽放,只实现了工作面回采前的预抽.为此,在有条件的情况下利用采动卸压进行瓦斯抽放能够有效地解决这个问题.其中最有效的卸压抽瓦斯技术是在有煤与瓦斯突出危险的煤层群实施保护层开采.开采保护层的一个关键问题是选择好首采层,因为首采层开采时的瓦斯治理难度很大,也是保护层开采中最不安全的地点.因此,应选择瓦斯含量不高、不具有突出危险或突出危险性较小的煤层作为首采层,同时注意首采层与其它煤层之间的层间距、层间岩层性质,并尽量考虑合理开采程序,不宜破坏邻近层又要使邻近层处于首采层的有效卸压范围以内,尽量使开采一层保护多层或能够逐层卸压保护.另外还要考虑的一个因素是首采层开采期间如何合理抽出被卸压层的瓦斯,否则,首采层将无法推进.

  3.采空区瓦斯抽放技术

  井下采空区瓦斯抽出的主要目的是为了解决采煤工作面尤其是上隅角瓦斯超限的问题,尤其对高产集约化生产的工作面,即使通过煤层瓦斯预抽或采动卸压抽出,或者即使煤层瓦斯含量不高,但由于工作面产量高,工作面瓦斯仍然难以利用通风方法解决,这时采用采空区瓦斯抽出是必要的.采空区瓦斯抽出的另一个目的是减少采空区向生产采掘空间泄露瓦斯,减轻矿井通风的压力.针对采空区瓦斯治理难度大的技术问题,我国开展了以采空区瓦斯抽出为重点的地面井下相结合的瓦斯抽出技术.

  3.2.1瓦斯水力压裂的应用

  在煤矿生产中为确保生产安全,经常需要在煤层中布置钻孔用来抽采和释放瓦斯。沿煤层钻孔由于钻孔进尺少不存在无效进尺,成孔速度快且抽采效果好,所以在施工条件允许情况下应首选预抽瓦斯钻孔方法。在钻孔施工中为保持巷道掘进方向,确保巷道掘进的安全性,应采取保值措施,这样钻孔轨道既不会偏离巷道,同时不会侵入巷道掘进范围。另外,针对具有突出危险的煤层,为避免产生煤与瓦斯突出危害,确保掘进工作安全,通常在掘进面上施工深度较浅的防突钻孔,从而降低掘进面上瓦斯含量。

  对煤矿瓦斯的治理,水力压裂瓦斯抽采技术以其能提高煤层间的透气性,抑制瓦斯突出及延长瓦斯抽采时间,改变煤体强度、平衡地应力、平衡瓦斯压力,降低巷道及掘进工作面煤尘浓度等优势,适用于原生结构的煤层,其实质是以水作为动力,使煤体裂隙畅通,以大于地层滤失速率的排量及大于地层破裂压力的压力,使煤层各级弱面内通过对弱面面壁产 生流体压力,从而产生空间上的膨胀,促使该弱面发生继续扩张和延伸,进而破裂形成裂隙。

  3.2.2瓦斯卸压开采抽采瓦斯技术

  1)首采煤层顶板瓦斯抽采技术

  首采煤层工作面的瓦斯主要来源于本煤层、采空区和邻近层的卸压解吸瓦斯.由于煤层松软,透气性低 ,顺层钻孔施工困难,抽采效果极差, 若对采空区实施大面积抽采 , 工程难度大 ,而且抽不出高浓度瓦斯。因此,寻找瓦斯运移的裂隙通道和瓦斯富集区是实施有效瓦斯抽采的技术关键。顶板瓦斯抽采同时需要获得高瓦斯浓度和大瓦斯流量, 根椐矿山岩层移动理论,煤层在开采过程中, 顶底板岩层垮落、移动、产生裂隙, 开采煤层和卸压煤层内的瓦斯卸压、解吸。

  由于瓦斯具有升浮移动和渗流特性, 来自于大面积的卸压瓦斯沿裂隙通道汇集到裂隙充分发育区 , 即汇集到环形裂隙圈内 , 在环形裂圈内形成瓦斯积存库。

  图3-2 煤层水力压裂工艺压裂孔示意图

  图3-3 煤层顶板抽放巷(高抽巷)深孔高压水力压裂

  图3-4 煤层底板抽放巷(底抽巷)深孔高压水力压裂

  图3-5 掘进端头高压水力压裂

  2)大间距上部煤层膨胀卸压开采顶板瓦斯抽采技术图

  利用首采煤层的远程采动卸压和使顶板卸压煤岩层下沉变形破裂 , 使透气性成千倍增加, 在首采层开采过程中, 在顶板破裂弯曲下沉带, 首创 “卸压煤层底板岩巷和网格式上向穿层钻孔瓦斯抽采方法 ”, 将顶板弯曲下沉带卸压煤层和底板臌起卸压膨胀带内的解吸瓦斯, 通过顺层张裂隙汇集到网格式抽采钻孔,进行及时有效的抽采。

  图3-6 远程卸压开采模拟

  在卸压区域内, 钻孔瓦斯涌出初速度最大值均低于临界值 4 L /m i n , 钻屑量的最大值均低于6 kg /m .说明开采煤层卸压及瓦斯抽采彻底消除了卸压煤层的突出危险性 . 被卸压的在 2121( 3) 工作面采用综放开采 , 安全回采 840 m , 原煤产量近 100万 t .与未采取卸压瓦斯抽采的综采开采工作面相比, 工作面平均瓦斯流动活跃期与瓦斯抽采的效果产量由原来的1700 t /d 提高到5100 t /d , 达到以前的 3倍;相对瓦斯涌出量由以前的 25 m3/t 降低到5.0 m3/t , 降低了4/5.按试验工作面的瓦斯抽采能力和通风能力计算 ,工作面平均生产能力可达7000 t/d。

  3)煤层群多层开采底板卸压瓦斯抽采技术

  煤层开采后 , 周围的煤岩层向采空区移动 ,采空区下方岩体向采空区膨胀开裂成裂隙 , 使得采空下方煤岩体应力释放产生位移、 透气性增加 、瓦斯压力减小, 煤体中瓦斯解吸.利用煤层群多层开采后对底板煤岩层重复卸压膨胀增透效应

  ,

  图3-7 煤层群多层开采底板卸压瓦斯抽采模拟

  在膨胀断裂带的底板岩层内布置巷道和网格式穿层钻孔实现多重高效瓦斯抽采.淮南矿区 B 8 ~ B 4煤层属于煤层群开采, B 8 , B 7b , B 7a 不是突出危险煤层, B 6 和 B 4 为突出危险煤层.因此 , 首先以非突出煤层 B 8 作为首采保护层, 然后依次开采非突的 B 7b , B 7a 煤层 , 最后开采受到上保护层采动卸压保护的 B 6 , B 4 突出危险煤层.当 B8 采动后,B 7 , B 6 煤层处在膨胀断裂带内 , 在此断裂带的底板岩层内布置巷道和网格式穿层钻孔实现多重高效瓦斯抽采 , 如图3-7所示。

  4)卸压开采裂隙发育区地面钻孔管抽瓦斯技术地面钻孔设计。

  地面采空区钻孔的设计目的在于得到一个高效的地面采空区钻孔抽采系统,该系统能更多地抽采高浓度的瓦斯,并使采空区自燃的风险最小.这需要依据设计规范对地面钻孔进行优化设计,并对钻孔进行精心施工和优化处理.地面钻孔结构,为了达到较好的抽采效果,地面钻孔的设计应符合如下要求:①依据数值模拟结果,采空区钻孔需布置在已发生卸压 ( 提高透气性 )且瓦斯丰富的区域,从而能从卸压覆岩中截获更多释放的瓦斯,并使抽采率达到70%以上.②需要合理控制地面钻孔抽采采空区瓦斯的流量和负压,以得到一个稳定的流量和浓度,并且使得回采工作面进入采空区的氧气量最小,从而降低工作面自然发火的危险.③钻孔结构设计.设计表土层厚 284 m ,钻孔总计深度为680. 3 m,其中,地表到基岩 ( 坚硬岩层止)深 324 m , 采用 349 m m钻头钻进,下299 m m×10 m m套管,并注水泥砂浆固井, 以防第四纪含水层的水、砂涌入井下 ;基岩段用241 m m钻头钻进到13 -1煤层顶板以上 40 m ( 15煤以上 5 m )为止,下177.8 m m×10 m m的套管至地面, 并注水泥砂浆固井;再往下改用 152. 4 m m钻头钻进,穿过13- 1煤到11- 2煤层顶板以上5~8 m 止 , 此段下 139.7 m m× 10m m 的筛管。

  图3-8 地面钻孔结构

  5)无煤柱煤与瓦斯共采技术

  根据煤层赋存条件,首采关键卸压层,沿采空区边缘沿空留巷实施无煤柱连续开采, 通过快速机械化构筑高强支撑体将回采巷道保留下来,沿空留巷与综采工作面推进同步进行,在留巷内布置上(下)向高(低)位钻孔,抽采顶 (底)板卸压瓦斯和采空区富集瓦斯,工作面埋管抽采防止采空区瓦斯大量向工作面涌出,以留巷替代多条岩巷抽采卸压瓦斯,大大减少岩巷和钻孔工程量,实现煤与瓦斯安全高效共采, 如图所示.该方法已成功应用于全国十几个典型工作面,为今后深井低透气性高瓦斯煤层群煤与瓦斯共采及瓦斯利用提供了科学可靠的技术保障 .

  图3-9 无煤柱沿空留巷钻孔法抽采瓦斯原理

  4 煤矿瓦斯治理的管理

  4.1 煤矿瓦斯治理体系

  1)生产布局

  生产布局是整个矿井生产系统的整体布置情况,包括瓦斯治理相关的生产系统、采区布置、生产准备等内容,也是瓦斯治理的基础条件,其可靠性对瓦斯治理有较大影响。突出矿井的生产布局需要满足相应的要求,如:生产系统和布局需要充分考虑瓦斯治理的需求,并贯穿于新建、改扩建、水平延深、采区设计、生产准备到工作面衔接的各个环节;现有生产矿井要落实瓦斯治理的有关规定,完善瓦斯治理工程,调整和优化生产布局;必须科学合理确定工作面走向和倾斜长度,实现安全高效、合理集中生产;必须在新采区投产前完成有关瓦斯治理工程,具备瓦斯治理的各项功能和条件,否则不准投产。

  2)矿井通风

  矿井通风包括通风系统、通风设施和通风参数等内容,是预防瓦斯爆炸事故的基本途径,也是突出矿井瓦斯治理的关键因素之一。突出矿井的通风必需满足相应的要求,如:突出矿井应建立完整、独立的通风系统,并保持系统简单、稳定和可靠;突出矿井每个采区至少应设置 1 条专用回风巷;应在突出矿井掘进工作面实行“三专两闭锁”,采用“双风机、双电源”; 应在突出矿井、有突出煤层的采区和突出煤层工作面设立独立回风系统,严禁在突出煤层中任何两个采掘工作面之间串联通风;不得在突出煤层采掘工作面回风侧设置调节风量的设施,严禁有突出危险采掘面的回风直接经过其它采掘面唯一的安全出口。

  3)防突技术

  煤与瓦斯突出防治是突出矿井瓦斯治理的核心,分为区域防治和局部防治,区域防治为整个煤层、水平、采区大面积进行的煤与瓦斯突出防治,区域瓦斯治理技术主要为保护层开采技术和煤层瓦斯抽采技术,包括区域突出危险性预测、区域防突措施、区域措施效果检验、区域验证;局部防治为石门揭煤工作面、近煤层岩巷掘进工作面、煤巷掘进工作面、回采工作面周围小范围进行的煤与瓦斯突出防治,包括工作面危险性预测、工作面防突措施、工作面措施效果检验、安全防护措施等。突出矿井的防突技术和措施必需符合相应的要求,如:矿井开采突出危险煤层,必须采取区域性瓦斯容,其对于预防井下瓦斯事故发生具有重大影响。当矿井瓦斯出现异常情况时,监测监控系统能够及时探测,发出预警信息并进行应急处理。突出矿井的监测监控必需满足突出矿井瓦斯治理的要求,如:矿井安全监测监控系统必须装备齐全,安全监测监控系统的中心站、分站和传输电缆、传感器等设备要齐全,数量和安装设置要符合规定;矿井安全监测监控系统的中心站应双回路供电,并双机或多机备份。

  4.2 煤矿瓦斯治理生产管理

  突出矿井瓦斯事故基本上都是人为的责任事故,在很大程度上是由于瓦斯治理管理存在缺陷所造成的,因此瓦斯治理管理对突出矿井瓦斯治理具有重大的影响。首先,各项瓦斯治理相关安全规章制度的制定和执行监察对突出矿井瓦斯治理具有重大影响。其次,瓦斯治理人员的素质,包括文化程度、专业技术水平和心理与身体状态等,对瓦斯治理技术及相关规章制度的认知和执行具有较大的影响。此外,突出矿井的瓦斯治理除了需要可靠的技术外,还需要足够的资金,当矿井经济效益与生产安全发生冲突时,必需通过规章和制度来保障瓦斯治理资金的投入。瓦斯治理管理可分为两个层次,第一个层次为管理制度制定和管理制度执行监察,第二个层为瓦斯治理投入、瓦斯治理人员培训管理及瓦斯治理安全管理。

  煤矿瓦斯灾害的严重性随着我国经济的快速可持续发展,对煤炭的需求量越来越大,2001 年至 2009 年我国煤炭产量由 11.06 亿 t 猛增到 30.3 亿 t,导致我国煤矿开采快速向深部延伸。特别是在煤矿开采历史较长的东部地区,开采深度正以每年 10~20m(最快近 50m)的速度向深部延伸随着开采深度的增加,地应力升高,煤层瓦斯压力和瓦斯含量不断增大,传统的煤与瓦斯突出矿区的突出危险性更加严重煤矿瓦斯治理的重点之一是加强瓦斯治理过程的控制与管理,落实相关的管理规定。

  1) 加强煤矿安全监管和监察力度。国家和地方有关行业管理和安全管理部门及煤矿安全监察机构,应针对煤矿瓦斯治理中存在的技术和管理上的薄弱环节,开展专项安全监察和整改,有效制止突出矿井不遵循《防治煤与瓦斯突出规定》

  2) 加强煤与瓦斯突出严重矿井的跟踪监察。建立煤与瓦斯突出严重矿井,特别是对发生过千吨级以上特大型突出的矿井实行跟踪监察制度,重点监察这些矿井的瓦斯灾害综合治理规划、瓦斯抽采设计、瓦斯抽采工程施工、瓦斯抽采效果检验等瓦斯治理工作的执行情况;

  3) 加强瓦斯治理过程的基础管理工作。煤矿企业应从矿井防突技术卡片和台帐的填报做起,规范化瓦斯治理的过程,定期委托国家煤矿安全监察局授权的单位进行综合分析和研讨,提供瓦斯治理过程管理的技术支持;

  4) 实现瓦斯治理的程序化和制度化。通过完善或制定国家、地方和煤炭企业相关技术标准,如《矿井瓦斯抽放规范》(2006)、《保护层开采技术规范》(2008)等,并加强技术标准的宣贯工作,实现瓦斯治理过程实现程序化和制度化。

  瓦斯治理首先是实施区域防突措施,其次是实施局部防突措施的过程。其中,区域防突措施是在突出煤层开采过程中,由安全区域向不安全区域施工防突工程,均匀有效地降低不安全区域的瓦斯含量,区域范围内消除煤与瓦斯突出危险性;局部防突措施是在区域防突措施的基础上,在突出煤层采掘工作面前方的局部范围内采取防突措施,消除该局部范围内的突出危险性,形成防止瓦斯事故的安全带后,在留有足够超前距的条件下进行采掘作业。

  煤矿企业全面贯彻执行“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针,特别是在瓦斯治理过程中,贯彻执行“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针,坚持“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则,取得了显著的成效。为了做到“不掘突出头,不采突出面”

  5 对我国煤矿瓦斯治理的几点建议

  5.1 在有条件的情况下尽可能优先采用区域性瓦斯治理方法

  长期理论研究和突出危险煤层的开采实践证明,开采保护层和预抽煤层瓦斯是有效地防治煤与瓦斯突出的区域性措施,该方法可以避免长期与突出危险煤层处于短兵相接状态,提高了防治煤与瓦斯突出措施的安全性和可靠性.在现有技术条件下,开采保护层结合卸压瓦斯强化抽采对有效地防治煤与瓦斯突出,保障突出危险煤层的安全高效开采具有重要的现实意义.同时大量抽采高含量瓦斯的利用减少了大量温室气体的排放,不但促进了高效洁净能源的利用,而且保护了人类的生存环境。

  5.2 强突出危险煤层必须采用区域性瓦斯治理方法

  自上世纪90年代我国提出“四位一体”防突措施以来,经过10多年的实践证明,该防突措施是实现煤与瓦斯突出矿井安全生产的重要保障.煤与瓦斯突出事故明显减少, 对于这些开采强突出危险煤层的突出矿井,必须强制性采用区域性瓦斯治理方法,并且可验证性地消除煤与瓦斯突出危险性。

  5.3超大井型高瓦斯矿井必须采用区域性瓦斯治理方法

  近年来,我国煤矿井型有不断增大的趋势, 超大井型煤矿的特点是工作面产量高,绝对瓦斯涌出量大,例如晋城寺河煤矿回采工作面最大瓦斯涌出量达100m3/min.在目前的管理模式下,这些大井型高瓦斯矿井的安全性很难保证.例如,晋城寺河煤矿2006年2月1日发生特大瓦斯爆炸事故,导致23人死亡.对于这些超大井型的高瓦斯矿井,无论是突出危险煤层,还是无突出危险煤层,都应强制性采取区域性瓦斯抽采方法,变高瓦斯煤层为低瓦斯煤层,为工作面高效开采提供安全保障。

  6 结 论

  中国煤矿瓦斯抽采经过几十年的发展,经历了局部防突措施为主、先抽后采、抽采达标和区域防突措施先后四个阶段,形成了采前、采中、采后抽采的系统瓦斯抽采方法和基本指标。

  瓦斯抽采有利地保障了煤矿的安全生产,使百万吨死亡率下降到0.347(国家煤矿安监局2014年2月数据)。但是,我们还应该看到,随着中国煤矿开采深度的增加和开采条件的复杂,煤矿瓦斯抽采还面临着一系列技术难题:

  1)煤层松软低透气;

  2)高瓦斯煤层瓦斯抽采及安全高效生产;

  3)煤矿瓦斯抽采技术的标准化、规范化等。

  上述技术难题,还需要在国家的支持下,通过煤矿科研单位与煤炭企共同努力,进一步开展基础理论研究和科技攻关,使中国煤矿瓦斯抽采技术水平上一个新台阶,更好地保障中国煤矿的安全生产。

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