实施瓦斯治理与利用技术是实现煤矿安全生产的保障.doc

实施瓦斯治理与利用技术是实现煤矿安全生产的保障1.前言瓦斯是与煤炭共同伴生的优质洁净能源，主要成分是甲烷(CH4)，是一种宝贵的资源财富。原始状态的瓦斯赋存于煤层或邻近煤层的岩层中，质量比空气轻，具有一定的释放压力。在煤矿开采过程中，随着煤岩层的移动而释放出来，极易引发瓦斯突出、爆炸、燃烧等恶性伤亡事故，是煤矿安全生产的大敌，时常引起重特大瓦斯事的发生。多年来，铁煤集团公司始终坚持瓦斯治理和利用技术的研究与应用，经过实践，总形成了一整套符合铁法矿区实际的治理瓦斯技术和安全管理理念。那就是全面贯彻“安全第一，预防为主”和“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针，不断实施和创新瓦斯抽放技术，坚持“管理、装备、培训”并重的原则，严格落实“一通三防，责任制，加大安全投入，加大现场瓦斯治理力度，通过强化矿井质量标准化和职工技术培训，夯实安全基础。在治理瓦斯方面取得了理想的效果。回收利用了大量的优质洁净能源，提高了企业经济效益，减少了对大气的污染，保障了煤矿的安全生产。安全生产形势逐年好转，1991至2004年，连续多年杜绝了瓦斯、煤尘等重大恶性事故，百万吨死亡率控制在0.5以下。特别是2002年全年没有发生亡人事故，实现了安全生产的最好水平。2.铁法矿区概况铁法煤业(集团)公司是由原铁法矿务局改制而成。始建于1958年，现有8个生产矿井，核定生产能力为年产煤炭2199万t，2004年实际生产煤炭2162万t。集团公司下属有32个子公司和分公司，职工总数为4.5万人。铁法矿区位于辽宁省的北部，距沈阳市100Km，矿区由铁法、康平、康北3个煤田组成，煤种以长焰煤为主，气煤次之。属低硫、低磷优质动力用煤。铁法煤由地质构造复杂，火层岩侵入频繁，煤层中瓦斯含量较高，所有的煤层均属于高瓦斯易自燃煤层，并有煤与瓦斯突出现象，瓦斯储量为293亿m3。2004年全公司瓦斯绝对涌出量为356.87m3min，采煤工作面单面绝对瓦斯涌出量最高达138m3min。煤层自然发火期为3-6个月，最短为20天。煤尘有爆炸危险，爆炸指数为41.865.O。九十年代以前曾发生多起瓦斯爆炸和井下火灾事故，伤亡多人，给人民生命和国家财产造成很大损失。3.以瓦斯抽放为核心，全面实施瓦斯综合治理技术瓦斯治理，通风是治标，抽放是治本。伴随着煤炭生产的发展，煤矿开采强度的加大，大量的瓦斯释放出来，给煤矿的安全生产带来极大威胁。为实现安全生产，保障职工的生命安全，降伏瓦斯这个煤矿开采中最大的安全隐患，在立足瓦斯抽放的基础上，加大了瓦斯综合治理力度。3.1建立可靠的瓦斯抽放系统在搞清各煤矿瓦斯地质和瓦斯释放规律的基础上.结合各矿的实际情况，确立了以抽为主，风排为辅的瓦斯治理原则，为各矿建立了可靠的瓦斯抽放系统，现已建成11座瓦斯抽放系统，共安装大功率瓦斯抽放泵37台，井下铺设瓦斯抽放主干管道200多公里。装备了大批瓦斯抽放钻机。并多次对瓦斯抽放系统进行增能力改造，将瓦斯抽放泵改造为大功率抽放泵。配套的抽放主干管径由原来的108159mm均增加为中299425mm，使整体抽放能力提高了近3倍以上。3.2确定科学的抽放方法，提高瓦斯抽放率铁法煤田煤系地层属晚侏罗系上部含煤组，共含煤20层，可采12层，可采总厚度平均35m，最厚达70多米。各煤层均属高等植物形成的腐殖煤，煤层孔隙度较小，煤层中瓦斯主要为吸附瓦斯，吸附瓦斯所占比例为5595。煤层渗透系数为0.1O.2m2(MPad)，属于低渗透系数煤层。1992年以来，联合国UNDP组织和亚太经合组织煤层气回收与利用示范项目，在铁法矿区先后获得成功经验的基础上，结合矿区的实际，学习借鉴国内外在治理瓦斯方面的先进技术，使得瓦斯抽放工作得到快速发展。3.2.1抽放方法多样化在实践中总结出十多种有效的瓦斯抽放方法，如地面垂直采空区钻井法、井下水平长钻孔抽取法、地面原始煤层压裂井抽取法、井下斜交钻孔法、井下斜交长钻孔下套管法、顶板瓦斯道法、内外错尾巷法、井下回风高位瓦斯道抽取法、采空区密闭抽取法、采空区上隅角埋管抽取法、井下下向孔抽取法、甲烷富集区抽取法、本层预抽法等抽放方法，使瓦斯抽放技术不断创新发展。3.2.2抽放方法科学化针对铁法煤田煤层透气性系数较低，只能进行邻近层，尤其是上邻近层抽放的特点，在总结项板矿压显现规律的基础上，摸索出了顶板在x、Y、Z三维坐标空间里的活动规律，考证了不同煤层老项初次来压、周期来压的步距、时间，以指导打钻抽放瓦斯的设计施工工作，实现了科学化管理。针对不同的条件，采用灵活多变的抽放方法。如大兴矿北-405地面采空区钻井抽取瓦斯技术，是联合国UNDP组织煤层气开发示范技术，工作面在1995年采过后，对应的下层煤北-701工作面仍然利用北-405地面这3口井抽取瓦斯，回风流中瓦斯控制在0.5以下，实现了安全生产。这样的抽放立井在大兴井田已完成12口。其它矿井也开始应用这项技术。3.2.3不断完善瓦斯抽放工艺在瓦斯抽放工作中，专门对瓦斯抽放钻场、钻孔参数进行了多方位探讨，尝试了几种瓦斯抽放钻场形式及钻孔布置方法，先后进行了巨型钻场、直角三角形钻场、等腰三角形钻场及高位巨型钻场等试验，经优选确定以等腰三角形钻场形式为最佳的抽放钻场和钻孔参数。其优点是：控顶面积最小，回采过钻场时顶板管理容易，不易造成钻场瓦斯积聚，便于打钻施工，减少钻场煤壁暴露面积，从而减少煤帮松动范围，有利于封孔等。钻场间距经过实践由原来的90m逐步缩短为80m、70m、60m、50m、40m、30m。按各矿井的地质条件，工作面回采速度的要求，钻场间距以3056m为最佳。钻孔方位角在2030之间，倾角在1030之间，终孔位置处在采空区裂隙及下沉带内，终孔点投影距回风顺槽2560m为最佳。随着抽放方法和抽放工艺及钻孔参数的不断优化，使矿井瓦斯抽放率由原来的1020，提高到4551。采区抽放率由原来的2030，提高到4555，最高达70以上。年抽放纯瓦斯量以1000多万m3的速度递增，2004年瓦斯抽放量达8000万m3以上。通过努力，明确了标本兼治是治理瓦斯的根本方法，建立了“以抽为主，风排为辅”的管理理念，使瓦斯治理工作逐渐趋于完善。这样既抽出了大量的瓦斯，又使采煤工作面配风量大幅度下降，空气质量提高了，工作面、矿井的自然发火几率却减少了，真正尝到了治理瓦斯以抽放治本的甜头。3.3建立可靠的瓦斯监测监控和防灾抗灾系统依靠先进的科学技术，不断提高煤矿的安全装备水平，提高煤矿整体抗灾能力，是治理瓦斯的根本保证。3.3.1建立可靠的瓦斯监测监控各矿井均建有先进的瓦斯监测监控系统，共有9个中心站，18台主机，155台分站，其中KJ2000型7套，森透里昂600型2套，森透里昂500型1套。先后对矿井瓦斯监测监控系统进行了两次升级改造，使监测功能得到了加强，故障率降至最低，监测监控覆盖面达100，实现了计算机自动控制，瓦斯超限自动断电，实现了全公司数字化监测监控系统联网。掘进工作面均实现了“三专两闭锁”，各种仪器仪表齐全，性能先进，灵敏可靠。3.3.2建立了防火和综合防尘系统各矿井均建立了防火和综合防尘系统，共有注浆站14座，防火专用储水池19座。各矿均设有气体分析室，装备一氧化碳检定器138台，色谱分析仪16台。定期对井下采掘场所及密闭空间的气体进行化验分析，做到防患于未然。各矿均建立了综合防尘系统，全公司共设有净化风流水幕260处，转载点喷雾297处，隔爆设施148处。测尘仪17台，建立了煤尘清洗制度，共铺设防尘专用管路260649m，定期清洗煤尘。3.3.3建立稳定可靠的通风系统为了保证各矿井有足够的通风能力，全公司共安装了矿井主要通风机32台，额定风量133980m3min，现实际风量79402m3min，矿井负压一直控制在300mmH20以下。各矿井均备有充足的通风能力，而且通风系统合理、稳定、安全、可靠。对局部通风机进行大幅度更新，先后购置200多台大功率对旋局部风机，长距离掘进工作面均使用452、552大功率局部通风机，同时采用大直径风筒(1-1.2m)，保证了掘进工作面的风量。建有通风设施1307道，其中永久风门504道，临时风门131道，永久密闭493道，临时密闭74道测风站105个。这些通风设施质量标准高，位置合理，符合煤矿安全生产的需要，满足矿井安全生产需要。3.3.4建设现代化的生产系统为了提高采掘装备档次，组织现代化大生产，在不断优化采区及工作面设计同时，先后购进了一大批国产大功率成套综采设备、综采放顶煤设备、全自动化刨煤机设备、大功率综掘机和其它采掘移动设备等国内外先进装备，使采掘机械化程度均达到98以上。推广巷道锚杆支护技术，攻破了软岩巷道支护技术难关。将信息化技术应用到各生产系统中，不断扩大自动和集中控制的覆盖面。各矿井实行了一矿一面、一矿二面的生产格局，实现了高产高效集约化生产。“一通三防”及生产系统技术装备水平的逐年提高，为瓦斯综合治理奠定了坚实的基础，给安全生产创造了优越的条件，使矿井整体抗灾能力大幅度提升。3.4建立正常的安全生产秩序强化科学管理，将各项安全生产法律法规和规章制度落到实处，建立正常的安全生产秩序，是控制瓦斯事故的根本保证。3.4.1强化日常瓦斯管理工作在矿井瓦斯管理方面，始终坚持“以人为本的原则，注重现场瓦斯检查及治理，不断扩大瓦斯检查及监控范围，使瓦斯治理工作关口前移。在瓦斯检查上，根据铁法矿区的开采实际，增加了测点数量，完善了测点布置。瓦斯检查员不但检查工作面、上隅角、回风流及回风硐室的瓦斯浓度，同时检查运回顺高顶、工作面后三角点30m煤壁及回顺软硬邦处的瓦斯，放顶煤综采工作面放煤口等风流中的瓦斯。检查结果不但要及时汇报，而且在手册上要详细记录。始终坚持重点工作面派23名工作认真、业务精通的瓦斯检查员盯岗，并配备随机瓦斯检查员的措施。瓦斯监控增设上隅角瓦斯传感器，随时掌握上隅角瓦斯涌出情况。在瓦斯管理上形成了层层有人管、层层有人抓、层层有专人负责的良好局面。有突出危险的矿井.严格按“四位一体”综合防突措施执行。这些措施的落实，有效地控制了瓦斯积聚现象，防止了瓦斯事故的发生。3.4.2强化通风管理，杜绝瓦斯超限矿井通风管理的核心是以风定产，也是治理瓦斯的主要手段。处理好通风与生产的关系，必须遵循两个原则：一是“通风为生产服务”的原则，由矿井通风基本任务所决定：二是“生产(含开拓、采掘设计、巷道布置)必须服从合理通风规律的原则，不遵循合理的通风规律将为瓦斯爆炸、火灾灾害的发生和救灾带来很大的隐患。我们始终坚持“以风定产”的原则，强化通风系统管理，使矿井通风系统合理稳定，安全可靠。杜绝了矿井、采区超通风能力生产，确保了煤矿生产过程中的安全。4.以瓦斯利用促进瓦斯抽放，全面实施瓦斯利用技术瓦斯是有害气体，同时也是绿色的优质清洁能源。可用作燃料、燃气轮机发电和化工原料。在实施瓦斯控制技术、抽取回收大量瓦斯、保证煤矿安全生产的同时，积极实施了瓦斯利用技术，变害为宝，将抽取的瓦斯输送到周边城市，供民用燃气和工业生产用气。4.1建立先进可靠的瓦斯集供系统矿区从1985年开始利用瓦斯，经过多年的努力，瓦斯利用已初具规模，先后建成了矿区瓦斯回收储存、调配输送系统，借鉴日本政府绿色援助铁法矿区煤层气回收利用项目的经验，已建成5个利用系统，9个瓦斯抽放站提供气源，铺设地面输气管路150多公里，实现了矿区瓦斯输送气联网，建有7座储气罐，储气能力为11万m3。形成了功能齐全，设备先进，气源互补，有机调节的瓦斯供气网络。4.2积极开发市场扩大供气范围利用矿区靠近沈阳、铁岭等城市较近的优势，积极开发新的瓦斯供气市场，现已实现了向调兵山市、铁岭市、开原市、清河区等城市输供瓦斯气。到目前为止，瓦斯气用户已达10多万户，其中铁岭市用户6.5万户，矿区3.8万户。瓦斯利用率达到36以上。从2004年开始，瓦斯利用向工业用户扩展，已实现供给沈阳市陶瓷制造工业燃用。我们始终从安全、资源、环保的角度出发，立足瓦斯抽放，坚持瓦斯抽放与利用两条腿走路、滚动式发展，实现了变废为宝、保护环境的目的。瓦斯利用技术的实施，使大量的优质洁净能源得到了充分利用，创造了较高的经济效益和社会效益，减少了环境污染和温室效应，发展壮大了矿区煤层气产业。5.结束语实践证明，科学的瓦斯治理技术，是煤矿控制瓦斯的核心技术，瓦斯治理工程是煤矿安全生产管理中的治本工程。瓦斯利用技术是合理利用能源，提高企业经济效益，保护人类环境的有效措施。实施瓦斯控制与利用技术，是实现煤矿安全生产的保障，利国利民。按照企业发展战略的要求，到2006年全公司瓦斯抽放量要超过1亿m3以上，利用率要达到50以上。要完成这一目标，就要学习借鉴国内外先进的瓦斯治理与利用经验，不断创新瓦斯治理与利用技术，努力做好瓦斯治理与利用工作，确保煤矿实现安全生产。第 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