瓦斯立體抽采安全治本與資源利用之策課件

1、重慶中梁山煤電氣公司礦業(yè)分公司瓦斯抽采、防突技術(shù)1 一、礦業(yè)分公司概況 1、地理位置： 距重慶市中心以西18KM 位于華鎣山山脈南段2礦業(yè)分公司地理位置圖3 2、建礦歷史南、北礦相繼于1955年、1956年建礦，1959先后投產(chǎn)，是蘇聯(lián)援建的156個項目之一。中梁山煤礦區(qū)的發(fā)現(xiàn)，始于1931年譚錫疇、李春昱先生所進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查。他們根據(jù)在中梁山背斜軸部寶積寺見到有二疊系長興灰?guī)r和龍?zhí)督M頂部4地層出露，判斷其下煤層埋藏不深，始有“若能擇地試探，知其底蘊，可成為四川最有價值之煤田”的見解。5于2001年改制為中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司現(xiàn)隸屬于重慶能源投資集團(tuán)中梁山煤電氣有限公司6 3、煤層賦存

2、情況中梁山礦井所采煤層屬急傾斜近距離薄煤層群，系二迭系龍?zhí)督M煤系煤系地層含煤10層（從上到下或新到老編號為K1-K10），煤層總厚度約14.91m（見圖） 7 北礦井井田剖面示意圖 8煤系地層呈履舟狀煤層傾角69度左右。斷層密度最大每平方公里多達(dá)1380條。煤田南北走向，長11；東西寬0.5。煤系地層總厚度為115m，含煤系數(shù)13.34%。9 4、礦井開拓方式采用平硐+立井+斜井開拓方式。南礦現(xiàn)生產(chǎn)水平為+130m水平。北礦現(xiàn)生產(chǎn)水平為+140水平、+60水平。10南礦開拓系統(tǒng)示意圖11 5、瓦斯賦存情況煤層瓦斯最大壓力4.7MPa。煤層瓦斯含量為15.41-23m3/t。礦井相對瓦斯涌出量為

3、74.61-215.77m3/t，絕對瓦斯涌出量47.67-51.21m3/min。礦井瓦斯等級屬煤與瓦斯突出礦井（其中除K2煤層外，其余均為突出煤層）。12煤層的透氣性系數(shù)在0.018-0.8 m2/MPa2.d（毫達(dá)西）之間，屬低透氣煤層。埋深1500m以淺面積256.46Km2內(nèi)，瓦斯儲量為406億m3。 136、安全狀況中梁山“五害”俱全，但尤以瓦斯、自燃發(fā)火及頂板災(zāi)害為重。建礦以來南北礦事故累計死亡502人。其中，瓦斯事故死亡251人，占50%。南北礦發(fā)生突出事故98次，死亡93人。南北礦發(fā)生瓦斯爆炸事故2次，死亡128人，其中1960年12月15日事故死亡124人。14 原蘇聯(lián)礦業(yè)

4、專家曾說：“上帝給了中梁山一塊倒霉的資源?！辈⒍ㄕ撝袊说哪芰o法對中梁山的資源進(jìn)行開采。 上世紀(jì)60年代原煤炭部為解決中梁山災(zāi)害曾召開二次專題部務(wù)會研究，部長張霖之及歷任領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)常來中梁山視察，并指出“中梁山煤礦的特點在西南有代表性，中梁山的問題解決了，西南其它煤礦的問題也就解決了”。 1560年代初煤炭部組織了攻關(guān)組煤炭系統(tǒng)的老專家胡世同、何以端在中梁山蹲點。重慶大學(xué)工程院院士鮮學(xué)福、煤科總院盧鑒章副院長，重慶煤科院多數(shù)老專家在中梁山參加了“瓦斯殲滅戰(zhàn)”。167、對瓦斯抽采的認(rèn)識和探索認(rèn)識：瓦斯不抽、礦無寧日探索：60年代抽放試驗階段70年代初步建立抽放系統(tǒng)階段80年代規(guī)模化利用階段90年代

5、穩(wěn)步推進(jìn)階段2000年后抽采發(fā)展階段17 二、堅持“先抽后采”，全面推進(jìn)瓦斯立體抽采 （一）、從生產(chǎn)部署上為瓦斯抽采創(chuàng)造條件 1、開拓先行。通過制定“定一觀三看五”的部署規(guī)劃和精心組織（找出施工中的節(jié)點）實施來保證。 2、抽采工程先行。在開拓工程中優(yōu)先安排抽采巷工程：在距K10煤層10-25m的底板灰?guī)r中布置一條專用瓦斯抽采巷（東西翼各一條）。1819 3、形成抽采基本規(guī)范。堅持石門開拓到位后3月內(nèi)施工完抽采鉆；區(qū)域抽采巷到位后一年內(nèi)施工完抽采鉆；石門揭完后，一月內(nèi)施工完順層抽采鉆。204、形成“四區(qū)成套三超前”格局開拓區(qū)抽采區(qū)保護(hù)層開采區(qū)被保護(hù)層開采區(qū)超前2122 （二）、堅持“抽采跟著開拓

6、走”，優(yōu)先實施石門網(wǎng)格式集中預(yù)抽1、在抽采巷中每隔300m布置一個石門，當(dāng)抽采巷掘至石門位置時，必須立即進(jìn)行石門網(wǎng)格式預(yù)抽鉆孔的施工。 2、施工完畢，立即封孔進(jìn)行瓦斯集中抽采。抽采至少6個月，并符合其它相關(guān)規(guī)定后，才進(jìn)行石門揭煤的掘進(jìn)工作。 23石門網(wǎng)格式鉆孔集中預(yù)抽方法 1、當(dāng)石門掘至距突出煤層10m以外時，對石門上部及兩側(cè)12m、下部6m范圍內(nèi)布置穿透煤層群的網(wǎng)格式抽采鉆孔，終孔間距為3m 。 2、抽采鉆孔個數(shù)80100個。24石門瓦斯抽采鉆孔示意圖2526 3、在石門周邊形成走向長21m，傾斜長15m的瓦斯抽采區(qū)。抽采孔控制范圍為石門斷面的40余倍。 4、緊接著施工石門兩端的區(qū)域抽采鉆場

7、，進(jìn)一步擴(kuò)大抽采范圍。，27 （三）堅持“堅持開采跟著抽采走”，實施區(qū)域性網(wǎng)格式鉆孔預(yù)抽瓦斯采區(qū)巷道布置前，必須在專用瓦斯抽采巷道中施工穿透各煤層的瓦斯抽采鉆孔，然后并網(wǎng)進(jìn)行瓦斯抽采。 區(qū)域抽采至少半年以后才能安排K2保護(hù)層工作面巷道的掘進(jìn)。28巷道掘完且該區(qū)域必須抽采至少一年以后，才能進(jìn)行K2保護(hù)層的開采，即保護(hù)層的開采必須經(jīng)充分的區(qū)域性網(wǎng)格式預(yù)抽。 29 K2保護(hù)層開采前，必須提前布置好卸壓瓦斯抽采鉆孔 隨著保護(hù)層的開采，鄰近煤層的卸壓瓦斯通過卸壓瓦斯抽采鉆孔抽入瓦斯管道，有效地防止卸壓瓦斯突然涌入保護(hù)層采煤工作面，造成瓦斯事故的發(fā)生。301、區(qū)域性網(wǎng)格式預(yù)抽方法在茅口灰?guī)r中設(shè)計施工一條專

8、用瓦斯抽采巷道 。抽采鉆場布置抽采巷道中，每隔20m施工一個鉆場 。每個鉆場施工25-30個穿透各煤層的鉆孔。鉆孔孔徑75-150mm，鉆孔最大深度約120米，終孔間距10-15m。 31立面圖32平面圖33K3終孔層面圖34 2、卸壓瓦斯抽采方法在布置區(qū)域性網(wǎng)格式預(yù)抽鉆孔時，只設(shè)計約二分之一的鉆孔穿過K2保護(hù)層進(jìn)入K1煤層 。其它鉆孔既作為區(qū)域性網(wǎng)格式預(yù)抽鉆孔，又作為卸壓瓦斯抽采鉆孔。當(dāng)K2保護(hù)層開采時，鄰近煤層卸壓瓦斯即通過這些卸壓鉆孔進(jìn)行抽采。 。 35卸壓瓦斯抽采示意圖36 （四）堅持“采煤與采氣并重”原則，全面實施多種方式瓦斯抽采采煤保生存，采氣奔小康。采煤與采氣并重，賣煤與賣氣并重

9、。37 1、采空區(qū)抽采 為解決保護(hù)層工作面瓦斯超限問題，中梁山礦井對采空區(qū)的瓦斯進(jìn)行了抽采。采空區(qū)瓦斯抽采分為石門密閉直接插管抽采法和鉆孔抽采法兩種 。38 石門密閉直接插管抽采示意圖 392、地質(zhì)構(gòu)造帶和巖體瓦斯抽采 （1）地質(zhì)構(gòu)造帶抽采地質(zhì)構(gòu)造帶一般富含瓦斯，瓦斯沿斷層面大量積聚，并通過斷層面流動到采掘生產(chǎn)區(qū)域，對作業(yè)人員造成較大的安全威脅。通過針對斷層地帶施工一定數(shù)量的鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采，可以抽出大量的瓦斯。 40 例 如 ：北礦對220SEC5東外翼F17斷層（非煤系地層）布置鉆孔，對斷層帶富含的瓦斯抽采了20個月，抽采瓦斯量達(dá)40萬m3。不但保證了相鄰工作面作業(yè)人員的安全，還充分開采了

10、瓦斯資源。41 （2）巖體瓦斯抽采由于中梁山井田特殊的地質(zhì)構(gòu)造造成巖體內(nèi)的賦存大量瓦斯，對這部份瓦斯的抽采十分重要 42 例 如：北礦150水平北西五石門茅口巷施工巖石抽采鉆孔，隨即接入直徑為50mm的鐵管進(jìn)行抽采，孔內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)90以上。經(jīng)過240天的抽采，共抽出混合瓦斯量19萬m3。 43 3、地面鉆孔瓦斯抽采1999年在南礦地面施工兩個鉆孔進(jìn)行了抽采，抽采時間近4年，抽采瓦斯量達(dá)100萬m3。目前正計劃在北礦地面施工抽采鉆。44 4、總體抽采格局到目前為止，通過全面實施網(wǎng)格式立體瓦斯抽采，南礦、北礦共有瓦斯抽采鉆場350個，鉆孔4355個 。預(yù)抽鉆場210個，預(yù)抽鉆孔3290個，占抽采鉆

11、孔總數(shù)的75.6% 礦井抽采瓦斯?jié)舛?5-47 。45單孔平均抽采量0.02 -0.1m3/min。預(yù)抽瓦斯量占抽采總量的65%，卸壓瓦斯抽采占15%，地質(zhì)構(gòu)造帶瓦斯抽采占10%，其它方式抽采占10%。 近年完成瓦斯抽采鉆孔工程量10萬m/a以上。抽采量約5000萬m3/a 。 46噸煤瓦斯抽采量達(dá)100m3以上 。礦井瓦斯抽采率達(dá)65%左右。47三、全面落實瓦斯抽采方針，形成瓦斯抽采科學(xué)理念（一）全面落實瓦斯抽采方針 按照國家制定的瓦斯抽采方針，中梁山礦結(jié)合多年的抽采實際，總結(jié)并全面實施了適合中梁山特點的瓦斯抽采十二字措施：“密鉆孔，嚴(yán)密封，綜合抽，長期抽”。 48“密鉆孔”：形成網(wǎng)格狀密集

12、的瓦斯抽采鉆孔，對各煤層瓦斯進(jìn)行全面抽采?！皣?yán)密封”：鉆孔開孔布置于堅硬致密的巖石，在巖體破碎的地點還必須采用水泥砂漿對巖體表面噴漿密封并使用瑪麗散等新型材料封孔；采用機(jī)械封孔，封孔深度大于3米。49 “綜合抽”：采用網(wǎng)格式鉆孔立體瓦斯抽采技術(shù)對礦井進(jìn)行全面抽采。主要方式有五種： 原始煤體瓦斯預(yù)抽（含石門鉆孔集中抽采瓦斯） 。卸壓瓦斯抽采 。采空區(qū)瓦斯抽采 。地質(zhì)構(gòu)造帶和巖體瓦斯抽采 。地面鉆孔抽采瓦斯 。50網(wǎng)格式抽采鉆孔的布置方式和五種主要的瓦斯抽采方式相結(jié)合，形成了具有中梁山煤電氣公司特色的網(wǎng)格式立體瓦斯抽采模式。51“長期抽”： 生產(chǎn)實踐中，網(wǎng)格式抽采鉆孔少則抽采1-3年，多則抽采8-

13、10年（最長達(dá)12年）。抽采后再進(jìn)行保護(hù)層采區(qū)首采層巷道的施工，然后進(jìn)行采區(qū)首采層（保護(hù)層）的開采。抽采區(qū)域必須超前首采工作面600米以上。首采工作面（K2保護(hù)層）采完后，再開采K1煤層，然后才開采K3K10煤層。 52 （二）始終堅持“先抽后采原則”，形成正確的瓦斯抽采理念在長期的瓦斯抽采和生產(chǎn)實踐中，中梁山礦牢固樹立了“先抽后采”的思想。在礦井全面實施了網(wǎng)格式立體瓦斯抽采技術(shù)。 53我們堅持了“三不準(zhǔn)”原則： 不抽半年不準(zhǔn)揭（石門） 。不抽半年不準(zhǔn)掘（保護(hù)層） 。不抽一年不準(zhǔn)采（保護(hù)層） 。54形成了以下瓦斯抽采的理念： 多抽一方瓦斯，少擔(dān)一分風(fēng)險 。抽采跟著開拓走，開采跟著抽采走，預(yù)抽達(dá)

14、標(biāo)才采掘” 。采煤與采氣并重，煤巖瓦斯抽采并重，抽采與利用并重 。多方努力下苦功，抽采瓦斯利無窮。55四、對瓦斯抽采工作的體會 （）尊重客觀規(guī)律，堅持先抽后采 與礦井瓦斯災(zāi)害作斗爭必須尊重客觀規(guī)律，按規(guī)律辦事，切忌主觀蠻干，不講科學(xué)。中梁山礦上世紀(jì)五六十年代之所以瓦斯傷亡事故頻發(fā)，主要原因是對瓦斯災(zāi)害的認(rèn)識不足，重生產(chǎn)輕安全思想嚴(yán)重，不尊重客觀規(guī)律，一度造成礦井安全生產(chǎn)局面十分被動。 56歷次瓦斯事故發(fā)生的根本原因是瓦斯抽采工作未落實。 血的事故警醒我們：要想遏制瓦斯重特大事故，必須老老實實堅持“先抽后采”，沒有其它任何捷徑可走。57 （二）科學(xué)研究與實踐是促進(jìn)瓦斯抽采，保障礦井安全的法寶19

15、59年提出了防治瓦斯“教、管、開、抽、探、風(fēng)、堵、斷、?！钡摹熬抛帧贝胧?。1975年又總結(jié)完善概括了“檢、震、開、抽、探、風(fēng)、遙、斷、預(yù)、用”的“十字”措施。在瓦斯抽采實踐中逐步發(fā)展成了現(xiàn)在的“密鉆孔，嚴(yán)密封，綜合抽，長期抽”十二字措施。 58（三）瓦斯抽采既是生命工程，又是資源工程 中梁山瓦斯儲量豐富、瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重，治理成本極高，但緊鄰城市，利用前景好。 上世紀(jì)80年代，在重慶市政府支持下，中梁山瓦斯民用工程峻工，礦井瓦斯抽出不再排往大氣，而直接供民用。 目前供氣區(qū)域已達(dá)60平方公里，管網(wǎng)長度280公里，工業(yè)與民用8萬多戶，惠及城鄉(xiāng)居民20多萬人。 59目前我們正在打算調(diào)整瓦斯抽采格局，在

16、原始煤體瓦斯預(yù)抽已達(dá)安全境界條件下，強(qiáng)化采區(qū)抽采，提高采區(qū)瓦斯抽采率。一方面使采區(qū)瓦斯盡可能為我所用。另一方面保證今后長期有較穩(wěn)定的瓦斯氣源。60 （四）健全的系統(tǒng)是瓦斯抽采的重要支撐裝備系統(tǒng)大功率、高強(qiáng)度、低故障。管網(wǎng)系統(tǒng)大管徑、自動化。生產(chǎn)系統(tǒng)合理部署，四區(qū)成套三超前。組織系統(tǒng)一把手親自抓，總工程師具體抓。政策系統(tǒng)政府支持。61 四、初步效果 1、礦井安全生產(chǎn)狀況穩(wěn)定好轉(zhuǎn)。到目前為止，南礦安全生產(chǎn)周期至今已達(dá)3337多天，北礦也曾實現(xiàn)過1596天的安全生產(chǎn)周期，但我們也清醒地認(rèn)識到要慎言成績，要用“兩點論、兩分法”來分析當(dāng)前的工作，切實做到三個“嚴(yán)防”（麻痹松懈、心存曉幸、盲目樂觀） 2、

17、瓦斯抽采量和噸煤瓦斯抽采量逐年上升 。62 五、防治煤與瓦斯突出（一）、防突理念、原則1、防突基本理念：不掘突出頭，不采突出面。2、防突基本原則：區(qū)域防突措施為主，局部防突措施為輔。63（二）、區(qū)域綜合防突措施1、區(qū)域抽采防治突出措施石門揭煤前布置網(wǎng)絡(luò)鉆孔對石門兩幫及頂部至少12米、底部6米進(jìn)行抽采，抽采時間不少于6個月。抽采后進(jìn)行綜合評估，達(dá)標(biāo)后再采取7、5、2效檢、驗證再評估有效采取地面遠(yuǎn)距離放炮揭煤。揭出煤層后及時牢固進(jìn)行支護(hù)（打骨架孔、架金屬支架、砌碹等）。64保護(hù)層開采前對開采區(qū)域?qū)嵤┚W(wǎng)格式鉆孔抽采，至少抽采半年才能掘進(jìn)保護(hù)層開采煤層的巷道，至少抽一年才能進(jìn)行保護(hù)層煤層的開采。2、開采保護(hù)層防治突出措施中梁山礦井把K2煤層作為保護(hù)層開采，首先采K2保護(hù)層，然后再采K1、K3K10各煤層，堅持不采保護(hù)層不得采突出煤層。開采保護(hù)層后至少半年后方可布置被保護(hù)煤層。65（三）、局部綜合防突措施1、局部防突地點：區(qū)域措施無效地點（如抽采未達(dá)標(biāo)