煤矿瓦斯治理新模式新技术新工艺.docx

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煤矿瓦斯治理新模式新技术新工艺

煤矿瓦斯治理新模式、新技术、新工艺

省能源局贵州煤矿安监局关于印发

部分煤矿瓦斯治理方式做法的通知

各产煤市（州）煤矿安全监管部门,各煤监分局,各煤矿企业:

   全省实施瓦斯防治攻坚任务以来，各地、各有关煤矿企业积极探索改进瓦斯治理新模式、新技术、新工艺,取得了新的成效。

如:

毕节市百里杜鹃管理区以地质构造单元为单位统一论证并确定保护层开采煤层，兖矿贵州能化公司青龙煤矿实施立体治理瓦斯模式,贵州豫能投资有限公司建立“三化一工程”瓦斯治理方式,贵州大西南矿业有限公司推进瓦斯综合治理等。

现将毕节市百里杜鹃管理区、兖矿贵州能化公司青龙煤矿、贵州豫能投资有限公司、贵州大西南矿业有限公司瓦斯治理方式做法印发给你们,请各地、各有关煤矿企业结合实际,积极借鉴、探索符合本地区、本企业的煤矿瓦斯治理模式,提升瓦斯防治成效,坚决防范遏制煤矿瓦斯事故的发生。

    请各市（州）煤矿安全监管部门将此通知转发至产煤县（市、区、特区）煤矿安全监管部门。

     附件:

1.百里杜鹃管理区煤矿统一开采保护层瓦斯治理模式

        2.兖矿贵州能化公司青龙煤矿立体治理瓦斯模式

        3.贵州豫能投资公司“三化一工程”瓦斯治理模式

        4.贵州大西南矿业公司综合瓦斯治理模式

百里杜鹃管理区煤矿统一开采保护层瓦斯治理模式 

   2017年百里杜鹃编制了《百里杜鹃管理区煤矿瓦斯防治三年攻坚方案》，提出优先M15煤层作为开采保护层的瓦斯治理方案，同时勘查辖区M15煤层并总结部分煤矿开采M15煤层期间瓦斯涌出情况，认为M15煤层原始瓦斯含量低，瓦斯压力小，但煤层底板茅口灰岩组对M15煤层采掘作业存在水患威胁，开采期间需补充水文地质补充勘察等防治水措施。

经多方多轮论证，确定M15煤层作为保护层开采可行。

   2017年以来，在上级相关部门的指导和党工委管委会的精心部署安排下，百里杜鹃督促指导煤矿企业优先选择M15煤层作为保护层开采，生产作业过程避免了与具有突出危险及高瓦斯煤层“短兵相接”。

在开采过程中，积极引导煤矿企业施工高位钻孔穿层抽放上覆煤层瓦斯，降低临近煤层瓦斯对采煤工作面的影响。

2018年百里杜鹃煤矿瓦斯超限165次，2019年煤矿瓦斯超限次数降至59次，证实开采M15煤层对瓦斯治理更加有成效，开采煤炭安全性得到提升。

    2020年1月，百里杜鹃管理区管委会办公室印发《关于进一步加强煤矿安全生产工作的通知》，管委会以文件形式明确优先选择开采保护层的区域防突措施，实现瓦斯治理由局部治理向区域性治理的转变，同时评价开采M15煤层对上履M9煤层的保护效果及范围。

截止目前，全区10对正常生产的矿井中，7对煤矿正在M15煤层中开采煤炭，2对煤矿正在为开采M15煤层构建生产系统。

目前，红林煤矿正在开展开采M15煤层对上履M9煤层保护效果及范围评价，经初步评价确认，开采M15煤层后对上覆M9煤层具有较明显卸压作用。

    收集部分数据如下：

315116工作面回采前，按照20m的终孔间距网格式布置了顶板拦截钻孔，用于抽采回采期间邻近层卸压瓦斯，在315116工作面推采32m完成初次来压，顶板拦截钻孔单孔瓦斯抽采浓度平均达到51.5%左右，当工作面推进至距离顶板拦截钻孔5～10m时，拦截钻孔单孔瓦斯抽采浓度达80.5%～95.4%。

另外，在39114切眼施工的顺层条带预抽钻孔，有8个200m～220m顺层钻孔终孔位于315116回采卸压区倾向方向51m～68m位置，在315116工作面推进93.6m时，39114切眼顺层钻孔补6、8、9号发生喷孔，初期单孔瓦斯浓度平均达到80～99.9%，单孔平均纯流量达到2.7403m³/min，1周左右喷孔现象逐步减弱，单孔瓦斯浓度降至32～75.8%，单孔平均纯流量1.2935m³/min，继续抽采52天后喷孔现象消失，单孔瓦斯浓度平均达到11.4～53.2%，单孔平均纯流量达到0.7403m³/min。

兖矿贵州能化公司青龙煤矿立体瓦斯治理模式

     一、矿井概括 

（一）概况

   贵州黔西能源开发有限公司是兖矿集团2003年响应国家西部大开发和贵州省“大煤保大电”号召，来黔投资建设的股份合作制公司，规划建设青龙煤矿和磨盘山煤矿两对大型矿井，青龙煤矿于2004年底建成投产，磨盘山煤矿正在筹备中。

青龙煤矿隶属于毕节市黔西县谷里镇所辖，设计年产120万吨，煤与瓦斯突出矿井。

井田面积20.65k㎡，工业储量1.65亿吨，可采储量0.89亿吨。

（二）开拓方式 

    矿井采用斜井开拓，从上到下可采煤层3层，分别为M16、M17、M18（其中M16、M18煤层为主要可采煤层，17煤层为局部可采煤层，）M16煤层与M17煤层平均间距12~15m，M17煤层与M18煤层平均间距11.84~15m，M16煤层平均厚度2.88m，M17煤层平均厚度1.2m，M18煤层平均厚度3.18m，煤层倾角8~12度。

  （三）地质构造

   该井田构造复杂程度属中等偏复杂，即F4、F22断层附近及F4断层以南、F22断层东南为构造中等偏复杂块段，井田深部为构造中等块段。

总体构造以北东向为主，北西西向次之，少量北北西和北西向断层；边界大断层多为正断层，井田内的断层大多为逆断层；这些断层多为复杂断层，成组出现。

井田中部以逆断层为主，断距小，延展较短，断层复杂且多；西及西北部以正断层为主，断距大，延展长，正断层切割逆断层；井田南部的逆断层为次一级的断层，切割前期形成的断层。

  （四）瓦斯赋存情况

   矿井瓦斯总储量28.41亿m³，其中16煤层瓦斯储量12.8亿m³，可抽采瓦斯量6.37亿m³；17煤层瓦斯储量1.31亿m³，可抽采瓦斯量0.74亿m³；18煤层瓦斯储量9.4亿m³，可抽采瓦斯量4.3亿m³；不可采煤层瓦斯储量4.9亿m³，可抽采瓦斯量2.3亿m³；共计可抽采瓦斯量13.71亿m³。

  （五）瓦斯基本参数

  （六）矿井抽采系统

   矿井建立高低负压永久抽采系统各一套（高、低负压泵可相互切换），高负压抽采系统一台2BEC-87型瓦斯抽采泵为主抽采泵，两台2BEC-87型瓦斯抽采泵为备用泵，低负压抽采系统一台2BEc-720型瓦斯抽采泵为主抽泵，一台2BE4-720型和2BEC-67型瓦斯抽采泵为备用泵；高负压抽采系统主管路为DN630mm，工作面顺槽支管管径为DN315mm或DN400mm，主要抽采本煤层顺层钻孔和穿层钻孔，抽采钻孔负压均在13kpa以上；低负压抽采系统主管路为DN710mm，工作面安装支管管径为DN400mm或DN500mm，主要抽采采空区和上隅角瓦斯随着矿井瓦斯抽采装备的不断的提升，抽采管路的不断加大，矿井瓦斯抽采率由初期的45%提高至70%以上。

瓦斯抽采泵参数统计表

     二、矿井瓦斯治理立体抽采模式 

    2010年以来，不断探索和创新瓦斯治理模式，通过先施工底抽巷、再施工工作面顺槽的工序，形成底抽巷施工穿层条带钻孔掩护煤巷掘进，顺层钻孔+穿层钻孔抽采保护层瓦斯，穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯，高位钻孔+埋管抽采采空区和回风隅角瓦斯的抽采立体模式。

   1.掘进工作面穿层钻孔治理瓦斯穿层钻孔预抽煤巷煤层瓦斯设计原则为：

钻孔间距6m、钻场间距6m、钻孔孔径不低于Φ94mm、钻孔全长下套管封孔（煤层不出现塌孔现象时，只封孔口15m），钻孔控制巷道两帮轮廓线不低于15m。

    2.采煤工作面顺层钻孔+穿层钻孔治理瓦斯 

     采煤工作面顺层钻孔+穿层钻孔治理瓦斯设计原则为：

顺层钻孔间距4-6m、钻孔孔径不低于Φ113mm、钻孔全长下套管封孔（煤层不出现塌孔现象时，只封孔口15m），两顺槽顺层钻孔交叉长度不低于15m；穿层钻孔依据顺层钻孔控制范围进行设计，顺层钻孔未控制区域采用穿层钻孔补充，穿层钻孔间距6m、钻场间距6m、钻孔孔径不低于Φ94mm、钻孔全长下套管封孔（煤层不出现塌孔现象时，只封孔口15m）。

   3.穿层钻孔抽采被保护层瓦斯 

   开采保护层之后，被保护层的透气性会大幅增加，为了提高保护效果和减少保护层工作面瓦斯涌出量，在底板巷施工了穿层钻孔，对被保护层的卸压瓦斯进行瓦斯抽采，钻孔直径不小于Φ94mm，终孔间距10-30m。

16煤层保护层开采结合卸压瓦斯抽采技术成功地消除了18煤层的煤与瓦斯突出危险性，降低了煤层瓦斯含量，使高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层，主采煤层18煤层具备了安全高效开采的条件。

    4.定向高抽钻孔抽采裂隙带瓦斯

   工作面回采期间，在回风顺槽施工定向高位钻孔抽采裂隙带高浓度瓦斯，解决工作面上隅角瓦斯超限问题。

定向高抽钻孔每组钻场设计4个钻孔，钻孔控制层高为12-50m（根据煤岩层不同，裂隙带控制位置不同），工作面倾向控制长度为切眼长度的1/3，走向控制长度在400-600m之间，钻孔终孔孔径不低于Φ113mm。

     三、矿井瓦斯治理立体抽采模式效果分析

   1.穿层条带钻孔治理煤巷条带瓦斯效果分析根据青龙煤矿抽采半径、原始瓦斯含量、煤层透气性等参数，以青龙煤矿21602运顺为例，当钻孔按照6*6m网格布置时，单孔瓦斯浓度达到50-80%之间，钻场浓度在40%以上。

钻孔抽采4个月后抽采达标（原始瓦斯含量不同，抽采时间不同），掘进期间每天掘进进尺达到8m以上，并且回风甲烷传感器在0.4%以下。

   2.采煤工作面顺层钻孔+穿层钻孔治理瓦斯效果分析21602工作面根据顺层钻孔施工竣工图分析，当顺层钻孔控制区域存在空白带时，采用穿层钻孔进行控制，消突了瓦斯治理空白点，确保了工作面正常回采。

顺层钻孔按照4m间距布置时，钻孔抽采3个月抽采达标，保证工作面每天回采4.2m以上，工作面回采期间上隅角及工作面甲烷传感器瓦斯浓度不超过0.8%。

   3.穿层钻孔抽采被保护层瓦斯效果分析2016年，青龙煤矿和河南理工大学合作，对青龙煤矿开采保护层效果进行了评估和检验，具体如下：

  ①在走向上和倾向上由于前期煤巷条带穿层钻孔瓦斯抽采的影响，导致被保护层保护范围扩界，倾向卸压角由75°提高到90°，走向卸压角从56°提高到69°。

   ②当底抽巷穿层钻孔能够控制保护层工作面轨顺、运顺及切眼外轮廓线投影到被保护层的煤体处，检验和考察结果可适用于其他区域的同一保护层和被保护层。

    ③在21602工作面推进之前划定一考察区域，统计工作面推进过程中瓦斯抽采量。

当计算的残余瓦斯含量接近8m³/t时，在考察区域选取两个点验证计算的残余瓦斯含量，最终确定最小保护超前距为103.7m。

   ④随着21602工作面的推进，顶底板岩层沿走向分为原始应力区、应力集中区、应力降低区、应力恢复区和重新压实区。

工作面后方100m范围内透气性较好，可以采取有效措施强化卸压瓦斯抽采。

    ⑤通过考察区域瓦斯抽采量的统计分析，获得保护层开采后被保护层实现消除突出危险性的时间为：

工作面回采后抽采时间不小于8个月。

同时消突效果时效性跟布孔间距、煤的透气性、抽采时间等因素有很大关系，所以要根据实际抽采量和实测残余瓦斯含量确定不同钻孔间距下被保护层工作面实现消突所需要的抽采时间。

   ⑥在层间距24m，煤层倾角12°的上保护层条件下，通过现场考察，得出了被保护层卸压变形变化规律：

被保护层绝对变形量为13mm，相对变形量为4.67‰，煤层透气性系数由7.1m2/（MPa2·d）增加到101.2m2/（MPa2·d），提高了14倍。

通过钻孔的卸压瓦斯抽采，保护范围内18煤层瓦斯抽采率达72.41%，煤层瓦斯含量由24.4m³/t降至6.98m³/t，煤层瓦斯压力由1.6MPa降至0.47MPa。

16煤层保护层开采结合卸压瓦斯抽采技术成功地消除了18煤层的煤与瓦斯突出危险性，降低了煤层瓦斯含量，使高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层，主采煤层18煤层具备了安全高效开采的条件。

    4.定向高抽钻孔抽采裂隙带瓦斯效果分析采用定向高抽钻孔治理上隅角瓦斯后，21602工作面回采期间上隅角及工作面杜绝了瓦斯超限作业，定向高抽钻孔具体抽采参数如下。

贵州豫能投资公司“三化一工程”瓦斯治理模式

    省政府下发《贵州省人民政府关于强化煤矿瓦斯防治攻坚进一步加强煤矿安全生产工作的意见》（黔府发3号）后，贵州豫能组织各级管理人员认真学习了文件精神，并制定下发了攻坚行动方案。

根据行动方案，贵州豫能先期开展了“抽采标准化、计量精准化、打钻视频化，一钻孔一工程”等一系列瓦斯治理攻坚工作。

     一、“三化一工程”工作开展情况 

（一）完善标准、积极推进

    一是为了促进公司“三化一工程”工作提升，2020年4、5月份由公司总工程师和董事长分别带领各矿总工程师、防突矿长和矿长以及瓦斯治理人员到焦煤公司九里山煤矿学习了“三化一工程”标准，学习后公司下发了创建抽采示范工程通知，要求新田矿1405底抽巷、高山矿1907底抽巷和糯东矿12000工作面底抽巷进行喷浆并以九里山矿为样板开展抽采工作。

二是《集团瓦斯抽采“三化一工程”推进实施方案》下发后，2020年6月公司参照集团标准制定了《贵州豫能抽采“三化一工程”管理办法》，并严格按照标准开展考核。

目前糯东矿12000工作面底抽巷瓦斯抽采管理标准提升明显，主管路抽采浓度在30%左右、抽采流量约15m³/min。

公司通防部和各矿井成立了封孔攻关领导小组，领导现场跟班注浆封孔，通过两个月的跟班发现了各矿在用封孔器不同程度存在下管时囊袋位移、不膨胀、囊袋被刮破、开线漏浆和爆破阀打不开等现象，通防部收集、总结跟班发现问题重新制定了贵州豫能封孔标准。

目前高山矿1907底抽巷通过使用新封孔标准，钻孔抽采浓度由10%提高到80%左右。

    二、主要工作及成效

（一）以用促抽，倒逼瓦斯治理 

    截止2020年7月贵州豫能瓦斯发电量共完成8868万度，同比提高了38%，预计全年可完成发电量1.5亿度。

公司现有发电机组45台，装机容量3.66万KW，日发电量40万度以上。

目前新田矿、糯东矿、安顺矿和轿子山矿每天发电量足够矿井自用；新田矿和安顺矿发电自用节余部分上网销售，今年新田矿已售电约151万元、安顺矿已售电约64万元。

    贵州豫能积极开展矿井低浓度瓦斯发电工作。

一是淘汰老旧低效发电机组10台，2019、2020年共采购高效瓦斯发电机组25台，2020下半年计划糯东矿和黔金矿再各增加1台。

二是出台奖励制度，凡2020年新增发电机组，第一个月的发电效益全部奖励给矿井有关人员，提高矿井瓦斯抽采和发电积极性。

三是建立独立的防喷抽采系统，公司各矿井开掘头面新铺抽放管路11000m，实现防喷系统单独抽采，减少打钻防喷抽采对瓦斯发电浓度的影响，确保抽采瓦斯稳定发电。

（二）明确瓦斯治理方向，强化队伍管理 

   1.坚定瓦斯治理方针路线。

贵州豫能各矿瓦斯治理技术路线除安顺矿外都以开采保护层为主，保护层采用底抽巷进行瓦斯治理（安顺矿、轿子山矿采用递进掩护式），截止7月底公司共完成保护层开采面积10.5万㎡，完成计划的139%，目前新田矿、黔金矿开采保护层效果较明显。

新田矿1901工作面开采过保护层后，掘进期间利用深孔定向钻机施工本煤层钻孔，单孔瓦斯抽采浓度达到60-70%，工作面抽采纯量最高达到50m³/min，实现了工作面贯通即消突，工作面月产量最高达到了10万吨；黔金矿开采15煤保护层期间，对上邻近层卸压瓦斯抽采，单孔浓度达到60%以上，工作面回风巷抽采纯量达到约15m³/min，保证矿井3台瓦斯发电机组正常发电，实现了低瓦斯煤层开采瓦斯发电。

   2.加强专业化队伍建设。

黔西分公司配备人员360人，负责新田矿、高山矿瓦斯治理工程施工，实现专业化管理，提高了公司瓦斯治理能力。

专业队伍成立后，管理更加规范，能力明显提升，打钻进尺提高约30%，目前专业队伍单台钻机月平均进尺穿层钻孔约4500m、本煤层钻孔约6000m。

   3.实施抽采机组标杆区队建设。

制定评比标准，每季度对各矿钻机施工和管理维护情况进行考核，分类评选出达标机组，根据台阶分别给予机组奖励2万元、3万元、4万元和6万元，机组创纪录的再给予机组人员1.5万元奖励，提高施工人员的劳动积极性。

  （三）完善抽采过程管控，加大考核力度

   1.加强打钻和封孔注浆视频管理。

一是要求所有打钻地点必须确保视频清晰可靠，退钻必须保证视频看清卸钻过程。

二是封孔注浆视频必须看清拌浆下料过程和反浆管反浆。

三是要求公司和矿相关人员每月必须跟班封孔和抽查打钻视频，公司月底考核重点检查视频，视频有问题的钻孔扣减当月进尺，通过考核措施，引导矿井重视视频管理工作。

    2.完善瓦斯抽采计量管理。

结合集团公司规定，贵州豫能制定了瓦斯抽采自动计量装置安装和使用管理标准，严格瓦斯抽采自动计量管理，瓦斯抽采计量不到位严禁进行达标评判。

今年贵州豫能已新投入计量装置59套，目前共安装102套，各矿新施工地点均实现了200m分单元抽采计量。

    3.完善瓦斯治理考核机制。

贵州豫能根据矿井瓦斯切块工资考核办法和重大灾害治理考核办法，每月对公司下达钻孔进尺、瓦斯抽采量、利用量、冲孔煤量、瓦斯浓度等主要指标进行统一考核，考核结果应用到矿井结构工资和领导班子绩效工资结算中。

   （四）推广应用先进设备和技术，提升灾害治理水平

   1.公司共装备钻机115台，2019、2020年共购买7300N.m大功率履带钻机54台、冲孔设备2套、造穴设备8套，计划逐步淘汰4500N.m以下钻机，提高瓦斯治理装备水平，钻孔施工能力提高到15万m/月，2020年抽采钻孔进尺同比提高了30%。

    2.公司深孔定向钻机10台，其中2020年新增了1台4000型、1台6000型和1台12000型，定向钻机累计施工钻孔约70000米，目前公司新田矿使用效果最好，上半年施工创下西南地区本煤层钻孔最大孔深记录513米，各矿都成立攻关小组和大中专学生打钻班进行攻关。

    3.公司新投入4台318岩巷综掘机、5套岩巷作业线，提高了矿井瓦斯治理巷道掘进效率。

2020年3月糯东煤矿底抽巷综掘进尺突破277m/月，平均每月进尺150m，为公司瓦斯超前治理提供了充足战场。

   4.积极推进新田矿井上下“三区联动”地面大区域抽采煤层瓦斯示范项目。

与重庆大学、河南煤层气公司等单位合作，施工期间通过外聘专家和召开技术讨论会探索煤、气共采高效生产模式，解决井下瓦斯治理难题，目前参数井（453m）已准确施工到位。

  （五）加强瓦斯治理攻坚，优化水力增透措施 

   1.开展坚硬煤层“机械造穴”卸压增透技术研究，提高坚硬煤层消突效果和效率。

目前新田矿共造穴166个，造穴深度2094m，出煤量651吨；公司糯东矿共造穴988个，造穴深度2587m，出煤量1831吨。

通过机械造穴（φ500mm）卸压增透措施扩大了煤层抽采影响半径，大幅度降低了钻孔工程量，钻孔抽采浓度明显增加，80%的钻孔初始浓度保持在60%-70%，预抽3个月后钻孔瓦斯抽采浓度还保持在50%左右。

    2.推广应用高压水力冲孔技术。

公司新田矿、高山矿和糯东矿进行水力冲孔，冲孔压力不小于18MPa，单孔冲出煤量1.5t-8t，今年共完成冲孔煤量16628吨，冲出煤量达到控制煤量的8‰,卸压增透效果明显，工作面消突时间由原来的8-10个月缩减到6-8个月。

  （六）发挥瓦斯治理攻关小组职能，解决难点问题 

   公司成立了瓦斯治理攻关小组，专盯水力冲孔、机械造穴技术实施，大功率履带钻机和深孔定向钻机应用，封孔工艺优化，每天调度重点攻关项目实施进度。

封孔工艺优化小组，由总工程师牵头，防突矿长负责，组织通防技术人员对封孔“通管直连”和“两堵两注”工艺进行推进，抽放浓度明显提高，目前糯东矿和新田矿底抽巷主管路浓度均在30-40%。

   抓好落实、整改、提升，并严格履行企业安全生产主体责任，坚守安全红线，强化责任担当，严防死守抓安全，推动企业安全、健康、高效发展，积极为贵州省经济发展贡献力量！

贵州大西南矿业公司瓦斯综合治理模式 

     一、基本概况 

    贵州大西南矿业有限公司隶属大西南投资集团，是贵州省煤炭兼并重组主体企业，成立于2009年，注册资本1.55亿元。

公司目前在贵州省兼并重组后保留煤矿10处（11对矿井），企业总规模510万吨/年，目前正常生产建设矿井7对，其中生产矿井6对，产能285万吨/年，建设煤矿1对，设计产能45万吨/年。

正常生产建设矿井分别是安能煤矿、腾龙煤矿、贵源煤矿二号井、贵源煤矿五号井、长兴煤矿、渝兴煤矿、安益煤矿，其中腾龙煤矿、贵源煤矿二号井、贵源煤矿五号井、安益煤矿、渝兴煤矿为煤与瓦斯突出矿井，安能煤矿、长兴煤矿为高瓦斯矿井。

    二、转变发展理念扭转局面建立瓦斯治理主导模式

（一）转变理念

   2018年6月之前，公司所属开采突出煤层的矿井，煤巷条带瓦斯治理均为“拼刺刀”、“短兵相见”的方式，即在煤巷掘进工作面施工顺层钻孔治理瓦斯，时间仓促，效果差，安全风险高。

贵源煤矿二号井10905运输巷揭开煤层后采用顺层钻孔治理掘进条带煤层瓦斯，于2017年7月4日开始掘进，至2018年4月2日停止掘进，9个月共掘进241m，平均月进尺27m，严重制约生产，采掘严重失调。

贵源煤矿二号井自2017年9月10903采面回采结束后，计划接替面为10905采面，但因10905运输巷采用顺层钻孔治理掘进条带煤层瓦斯作为主要区域防突措施，掘进进度十分缓慢，按照进度推算，采掘失调时间将长达44个月之久，矿井生存面临重大抉择问题，公司依然－30