河南煤业化工集团瓦斯防治工作情况汇报

二〇〇九年九月三日

根据国家煤矿瓦斯防治部际协调领导小组的统一部署，在省委、省政府的直接领导下，河南煤业化工集团认真贯彻落实国务院81次常务会议精神、446号令以及河南省瓦斯治理和利用方面的方针、政策，依靠科技进步，强化安全管理，综合治理瓦斯，下大力气消除瓦斯对矿井的威胁，确保矿井的安全生产和企业的良性发展。我们牢牢依靠科技进步，坚持“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针，贯彻“风量足、断面够、系统顺、设施牢、不失爆”的原则，围绕“通风是基础，抽放是关键，防突是重点，监控是保障”的思路，着力构建“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的煤矿瓦斯综合治理工作体系，多措并举，全面开展了瓦斯综合治理和利用工作，建立了立体交叉综合抽采体系，形成了以利用促抽采，以抽采保安全的良性循环，取得了显著的成效，有效杜绝了重大瓦斯灾害事故。

根据会议安排，现将河南煤业化工集团近几年来煤矿瓦斯防治的有关情况汇报如下：

一、认真贯彻落实上级文件精神，明确瓦斯防治工作目标

按照国务院第81次常务会议精神和2005年3月22日全国电视电话会议要求，河南省于2005年3月成立了煤矿瓦斯集中整治工作领导小组，并在领导小组下设立了办公室。自2005年以来，省政府多次召开全省性的瓦斯防治方面的会议，传达贯彻全国煤矿瓦斯治理现场会议精神，始终把瓦斯综合防治作为煤矿企业的头等大事来抓。特别是2008年以来，按照国务院安委办［2008］15号文要求，根据河南省发改委的具体部署，河南煤业化工集团制定了瓦斯综合治理规划，下发了瓦斯综合治理管理办法和考核细则，以强化技术管理为中心，以瓦斯抽采为重点，先抽后掘，不抽不采，应抽尽抽，以用促抽，不断研究探索瓦斯抽采评价体系，积极推行区域瓦斯治理措施，2009年煤矿瓦斯防治工作目标是：以区域治理为主，以局部防治为辅，立足科技进步，全面做到不掘突出头，不采突出面，彻底消除瓦斯突出隐患。

二、瓦斯综合治理技术方面的具体工作

通过多年来大量的工程实践，进行了多项瓦斯治理技术的研究与攻关，其中：解放层开采技术、顶（底）板岩巷穿层抽采掩护煤层巷道安全掘进的递进掩护掘进技术、煤与瓦斯突出综合防护体系研究等技术，取得了较为理想的应用效果。

（一）开采解放层

永贵公司4#煤层与9#煤层间距29.73米，为解决采掘工作面的区域性防突问题，首选开采解放层，即首先开采突出危险性较小的4#煤层，后开采9#主采煤层。根据对已回采结束的解放层工作面瓦斯涌出量统计计算分析，解放层开采过程中本煤层瓦斯涌出量占总瓦斯涌出量的30～40%，其余的瓦斯来源于临近层。被解放层卸压涌出瓦斯量达到被保护范围瓦斯储量的60～70%，例如：在1407工作面对应被保护范围煤层1907工作面回采前及回采过程中，工作面未采取任何防突措施情况下，测定的瓦斯解吸指标均低于临界值，大大消除了工作面的突出危险性。

（二）井下煤层顶（底）板穿层抽采技术

煤层顶（底）板岩巷穿层抽采技术主要应用于无解放层开采的煤层条件，即通过在距离煤层顶板或底板一定距离的稳定岩层中，超前煤层掘进巷道施工一条岩层巷道，并通过该巷道向煤层掘进巷道周围煤体中施工穿层抽采钻孔，通过一定时间的预抽，降低直至消除掘进工作面前方的煤与瓦斯突出危险，形成岩巷掩护煤巷掘进的安全防突格局。这一技术是焦作矿区防突思路由技术型向工程型转变的开始，改变了以往焦煤公司抽采方法以本煤层抽采为主的形式。在工程实践中，研制了用于防止打钻期间喷孔等造成巷道瓦斯超限的边打边抽封孔装置，杜绝了岩层巷道施工穿层抽采钻孔期间的瓦斯超限现象。该技术在焦煤公司中马村矿、演马庄矿、古汉山矿和鹤煤公司的一些矿井的应用实践证明，穿层抽采明显减少了煤巷掘进的瓦斯涌出量，降低煤与瓦斯突出强度，实现煤巷的安全快速掘进。如果有足够的抽采时间，会体现出更为显著的安全和经济效果。同时，还可以利用该工程提前抽采回采工作面区域内的煤体瓦斯，对于整个采区安全开采也有着重要的意义。

（三）煤与瓦斯突出综合预警技术

突出危险性综合预警技术，是将反映采掘工作面前方煤体应力状态和瓦斯赋存状况的瓦斯涌出初速度q、钻屑量S、钻屑解吸指标Δh2与电磁辐射强度E、脉冲数N相结合，并将软分层厚度、钻孔瓦斯涌出初速度衰减系数C、炮后瓦斯涌出等指标融入，综合判断突出危险性和评价防突措施执行效果。

利用模糊式识别的方法求出电磁辐射强度E和脉冲数N预测突出的临界值，开发研制了煤与瓦斯突出电磁辐射连续监测预警软件系统，确定了煤与瓦斯突出危险性多指标融合预警方法、预警准则，现场实际应用，提高了防突措施效果检验的准确率，掘进速度提高50%以上，达到100米/月，掘进能力更进一步达到160米/月。

（四）低透气性煤层增透技术

1、深孔预裂爆破增透技术

在硬煤中布置预裂孔，预裂孔孔深20米，用竹片上、下错步扣住药卷，从竹片和炸药顶端开始敷设导爆索，每2米向炮眼内送一次炸药，直至全部炸药装入孔内，最外端一卷炸药内和导爆索外端各设置一个煤矿许用毫秒延期电雷管，然后，用黄土将炮眼封严、封实，封孔长度不少于5米。

经过预裂爆破后，工作面的瓦斯抽出率平均达到了54%，局部块段抽出率达到68%。抽采孔单孔浓度经过半年后仍能达到46～68%；钻孔流量衰减速度有了明显降低，工作面切眼40米范围内残存瓦斯含量从18立方米/吨降到11立方米/吨左右。

2、水力压裂增透技术

为增加煤层透气性，提高瓦斯抽放效果，鹤煤公司、焦煤公司分别与河南省煤层气开发利用有限公司合作，开展了水力压裂增加煤层透气性技术研究。试验证明，掘进工作面压裂后，使工作面前方煤体充分卸压，孔裂隙进一步沟通，改变煤体物理结构，透气性明显提高，瓦斯得到充分释放，能够提高抽放效果和防突效果。在水力压裂后施工上向抽放钻孔期间，喷孔、夹钻、塌孔比压裂之前次数明显降低，有利于抽放钻孔的施工。

（五）煤巷掘进水力化防突技术

1、水力掏槽措施措施

在16～20MPa高压的水力破坏、冲刷下，几分钟（3-5分钟）内冲至巷道前方4.5～6米处的应力集中带内，迅速破坏煤体集中应力状态，促使应力向槽孔前方和两帮的煤层深处转移，使掏槽周边得到充分的卸压，瓦斯迅速排放。

采取水力掏槽措施后，措施执行时间短，措施重复率低，掘进的有效时间增加。平均月进尺最高达到165米/月，较采用排放钻孔等常规防突措施期间掘进速度增加2倍以上。

2、水力疏松措施

水力疏松综合防突措施即巷旁边掘边抽结合巷道前方水力疏松的防突措施。掘进工作面一般布置注水孔3～5个，注水压力、注水时间、注水量等参数根据不同试验地点具体确定。

水力疏松措施提高了措施作业过程的安全性，该技术已在焦煤公司、鹤煤公司及永煤鑫龙公司突出矿井全面推广应用，突出巷道的掘进速度由40米左右，提高到了60—80米/月，防突效果良好，安全和经济效益显著。

（六）石门安全揭煤防突措施研究

采用巷旁交叉布置大直径钻孔强化集中抽放防突技术措施，配合石门短导硐震动爆破，实现了安全快速揭开严重突出煤层。与以往的防突措施相比，措施抽放强度大、效果显著，明显缩短了揭煤工作面的抽放时间，在安全的前提下，揭煤工期一般缩短至2～3个月。

（七）千米钻机施工技术

2007年底，焦煤公司投资购置了VL-1000-23型千米钻机，已分别在两个煤巷钻场和一个岩巷钻场进行了分支钻场施工，在煤巷内主孔最深打到了268米，分支钻孔长20～60米；在岩巷中主孔最深打到了450米，向煤层中施工分支钻孔长15～40米。通过联孔抽采，抽放浓度和单孔抽放量显著提高，使单一低透气突出厚煤层瓦斯抽采工作有所突破，为区域瓦斯治理工作探索出新的途径。

（八）煤与瓦斯突出综合防护体系研究

1、防突栅栏：有突出危险掘进工作面距迎头30米处，安设第一道减突栅栏，第二道减突栅栏距离掘进头不大于50米。随着掘进工作面不断前移，两道防突栅栏交替前移，有效减小了突出强度。

2、防逆风装置：当煤巷掘进工作面发生瓦斯突出事故时，形成很大的冲击波及高浓度的瓦斯，瓦斯传感器及风压传感器将突出的感应信号输送到信号处理器，信号处理器控制气动电磁阀动作，气动电磁阀接通高压气管，使气缸的活塞头带动活动挂钩向左移动，防突门板的左端失去挂钩的支撑，靠自重快速下落，盖在门框上，将巷道关闭，阻止突出能量外传，避免突出瓦斯波及到其它地区，使突出影响范围缩小到该装置与掘进工作面之间，防止突出逆风及事故的扩大，减少了经济损失，保障了矿工生命安全。

3、综合防护体系：以稳定的通风系统、双减突栅栏、防逆风装置、防突风门、无人值守防突措施、进回风侧灾变控制技术一体化为核心的安全防护综合体系，对于降低煤与瓦斯突出强度和频率，确保突出不伤人发挥了重要的作用。实际应用后，采掘工作面消除了突出后逆风的发生，突出强度得到了明显控制。进风侧灾变主动控制技术以机电设备自动控制与灾变区域人为控制相结合，进一步避免和消除突出逆风后进风侧灾变的发生，确保事故区域最小化，也是“安全区域”处于安全状态的保障。

（九）单一低透气性煤层本煤层抽采技术

1、网格抽采：平行采煤工作面切眼布置中间巷，巷道两帮布置抽采钻孔与工作面上下巷的钻孔形成网格，实现对回采工作面的瓦斯充分抽采。

2、交叉钻孔预抽：在工作面的上下巷对煤层对打钻孔，钻孔压茬20米, 同时向工作面方向打斜向钻孔，斜向钻孔与平行钻孔呈15～20°夹角。

网格和交叉钻孔布置，增加了煤层透气性，提高了抽采效果。

（十）采空区综合抽采技术

1、高位抽放：在工作面回风巷下帮作高位抽放钻场，钻孔在顶板10米以上岩层中开孔，布置4～6个抽放孔，孔深80～100米，孔落底在工作面采空区顶部裂隙带内，控制上安全口及以下20米范围，减少采空区瓦斯涌出。

2、工作面浅孔卸压带抽放孔、上隅角埋管抽放：在工作面上隅角瓦斯涌出比较大时，采用上隅角埋管抽放方法。在上隅角沿走向铺设φ100毫米钢管，钢管间隔3～5米开孔，抽放上隅角瓦斯。

3、设置专用瓦斯排放巷和采空区埋管抽放、插管抽放。

三、瓦斯利用

（一）利用瓦斯发电情况鹤煤公司于上世纪九十年代即开展瓦斯发电工作。目前，焦煤公司已在古汉山矿、九里山矿、中马村矿、演马庄矿等四个矿井的地面抽放泵站附近建设了6座瓦斯发电站，安装了18台低浓度瓦斯发电机组，CDM监控系统6套，400kg余热锅炉6套,设备选用500GF1-3RW型煤层气发电机组，该设备为山东胜利油田管理局机械动力厂专为煤层气发电设计开发制造。计划2009年下半年再安装4台机组。鹤煤公司、永贵公司和鑫龙公司正在全面开展此项工作。

（二）地面煤层气抽采井情况

从2007年开始，焦煤公司与河南省煤层气公司合作在焦作矿区共施工36口地面煤层气抽采井，进行了高压水砂压裂增透和试验排采，单井产气量达到160～1800 立方米/日，但衰减速度快，大部分抽采井只能维持5～10天左右的高产气期。

四、瓦斯治理和利用的建议

（一）实现煤矿瓦斯治理和利用的根本出路在区域瓦斯治理，在此期间，国家应创造条件，给煤矿留出治理时间。

（二）瓦斯治理和利用需要投入大量资金，成本将大幅增加，建议国家在政策层面上继续大力支持。

（三）适合焦作矿区的瓦斯治理和利用技术还需要进一步研究，建议国家有关部门大力支持。

（四）低浓度瓦斯发电、风排瓦斯氧化利用等技术未得到根本性解决，大量瓦斯仍需排空，对瓦斯治理和利用影响较大。