实施瓦斯抽采，打牢安全基础

全力推进矿区安全高效持续发展

鸡西矿业（集团）有限责任公司

上世纪90年代，由于多方面原因，造成了我公司持续多年的经营亏损，致使安全投入严重不足，累积了巨大的安全欠帐，由此也形成了当时安全设施落后、安全装备严重不足、重大事故频发的局面。2001年以来，在国家和黑龙江省有关政策的大力支持下，我们积极筹措资金，加大安全投入，狠抓瓦斯抽采，公司上下树立了“安全第一、瓦斯为天”、“治理瓦斯、抽放是本”、“实施瓦斯治理，构建和谐矿区”的理念，把瓦斯治理做为安全生产的突破口，以瓦斯抽采做为瓦斯治理的主要手段，经过几年的努力，瓦斯抽采工作取得了一定的效果，实现了矿区安全生产形势的根本性好转。下面把我们的做法分以下五个方面做以汇报：

一、矿区概况

鸡西煤田开采于1906年，已有百年开采历史，1948年7月建局，2001年8月改制为鸡西矿业（集团）有限责任公司，2004年成立为龙煤矿业集团有限责任公司鸡西分公司。鸡西矿区位于黑龙江省东南部，矿区东西走向长98公里，南北宽20～40公里，矿区煤田面积3078平方公里，已开发728平方公里。现有12个生产矿17对矿井，15个生产矿井，2个建设矿井，年设计生产能力1368万吨。

鸡西矿区全部开采薄及中厚煤层，开采煤层厚度大多在0.8～2.2m，顶板多为复合顶板，开采深度一般在600～1000m，地压大，地质构造复杂。全公司现有15对生产矿井，共有高突矿井12对。其中：煤与瓦斯突出矿井1对，即滴道盛和矿立井；低瓦斯矿井3对，即滴道盛和矿十一井、滴道盛和矿三井、新发矿立井。各矿共有生产采区27个，采煤工作面33个，掘进工作面 148个。

2006年公司瓦斯鉴定矿井绝对瓦斯涌出量为435.8m³/min、相对瓦斯涌出量最大为38.92m³/t，采煤工作面最大绝对瓦斯涌出量为85.6m³/min，掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为9.6m³/min，瓦斯灾害严重。所有煤层均有煤尘爆炸危险性。矿井水涌出量大，矿井涌水量最大4545m³/h、最小2370m³/h，平均2965m³/h。可以说，鸡西矿区是水、瓦斯、顶板灾害并存的一个矿区，安全生产条件十分困难。

二、矿区瓦斯抽采的基本条件

过去，我公司的瓦斯治理主要是采用通风方式稀释瓦斯的风排方法。风排方法虽然是一种处理瓦斯的基本方法，但处理瓦斯的能力较小，多数时间需要辅以设置风帐处理上隅角瓦斯。为解决瓦斯涌出量较大的工作面瓦斯，多数采用了尾排布置方式。由于尾排方法存在适应范围窄、安全性相对较差、尾排和回风巷瓦斯浓度相互调节困难、对尾排巷支护及管理有特殊要求等缺陷，造成尾排和回风巷时常发生瓦斯超限现象，既影响生产又威胁安全。

鸡西矿区的抽放条件是：煤层透气性极差，通过测定只能达到0.002～0.01mdc，孔隙度1.40～4.24%，不具备实施本层抽放的条件。通过对工作面瓦斯来源构成分析，矿区内工作面邻近层瓦斯涌出量一般可占总瓦斯涌出量的66～73%，实施邻近层抽放和采后卸压抽放是鸡西矿区治理瓦斯的必由之路。国家局在铁法现场会上提出了“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字方针，兄弟单位提出的“只有打不到位的钻孔、没有抽不出的瓦斯”、“瓦斯超限就是事故”等坚持先抽后采的理念，对我们促动很大，我们把国家局印发的经验材料下发到各矿，组织干部员工认真学习，反复讨论，公司上下统一思想，坚定了信心，多次派专业人员先后到淮南、阳泉等地考察学习，学习借鉴兄弟单位的先进抽放经验，同时与中国矿业大学、辽宁工程技术大学、黑龙江科技学院、煤科总院抚顺分院等科研院所联合研究适合鸡西矿区的瓦斯抽放工艺，在抽放工艺的选择和抽放设备的选择上下功夫，逐步摸索出了一套比较适用的瓦斯抽放工艺，并取得了较好的效果。

2002年开始，我们先后建立了11处地面集中瓦斯抽放系统，装备了移动瓦斯抽放泵68台，抽放钻机76台，投用抽放管路96600米，为实施瓦斯抽放奠定了基础。同时，在全公司范围全部取消了过去做为主要治理瓦斯方法的尾排巷，矿区瓦斯抽放量逐年提高（见下表）。

瓦斯抽放工作的提高也带来了瓦斯超限现象明显减少，据统计，全公司全部瓦斯超限次数为,2003年3827次、2004年1842次、2005年1266次、2006年926次，平均每年减少725次，有效地解放了工作面的生产能力。实现了煤与瓦斯同采，从根本上改变了，过去由于瓦斯超限而被迫长时间停产的情况。全公司在确保安全的前提下，煤炭产量每年以百万吨的幅度逐年提高。同时改变了过去鸡西矿区几乎每年都发生瓦斯事故的局面。自2003年1月20日梨树矿瓦斯爆炸事故以来，全公司连续四年杜绝瓦斯事故。

三、瓦斯抽采方式及主要参数

鸡西矿区的地质条件是薄煤层累煤层开采、断层多地质构造复杂、煤层透气性差，没有本层抽放的自然条件，邻近层瓦斯涌出量所占比例大，我们重点在采后卸压抽放工艺上进行了研究和探讨。理论研究与生产实践证明，在采后卸压煤层的透气性可增加千百倍，可高效抽采其卸压瓦斯，高瓦斯煤层甚至瓦斯突出危险煤层都可变为低瓦斯煤层和无突出危险煤层。因此，这类煤层也可以实现煤与瓦斯两种资源高效共采。

㈠ 卸压抽放的理论基础

煤层的开采卸压会引起如下作用：

⑴周围岩层封闭被破坏，上覆煤岩层垮落、破裂，下沉弯曲，下覆煤岩层破裂、上膨；

⑵地质构造封被破坏，封闭的地质构造变为开放、松驰的地质构造；

⑶地应力封闭被破坏，地应力下降，煤岩孔隙裂隙张开，地应力致使煤岩产生峰后破坏剧烈卸压，裂隙增生并张开。

由于鸡西矿区煤层透气性差、邻近层瓦斯涌出量所占比例大的实际情况，我们重点探索了采后卸压裂隙带瓦斯抽放工艺。根据采矿工程理论，运用回采工作面采动影响上覆岩层移动的“三区、三带”、回采工作面采空区离层裂隙“O”型圈、底板岩层受采动影响的应力分布等理论（如下图所示），结合鸡西矿区的实际情况进行研究和实践。

采场底板变形状态示意图

底板岩层中的应力分布图

通过实践，我们摸索出比较适合鸡西矿区低透气性煤层的高位钻孔抽放、高位钻场近水平钻孔抽放、煤层钻场仰角钻孔抽放、顶板大直径水平钻孔抽放、顶板瓦斯巷抽放及底板瓦斯巷抽放等抽放方法，彻底取代了过去高瓦斯工作面只能依靠风排和尾排的瓦斯治理方法，并取得了良好的抽放效果。

各种抽放方法如以下示意图所示：

应用实例一：杏花矿28#煤层瓦斯抽放工艺

杏花矿为高瓦斯矿井，在开采西二采区28^#右二工作面时，除采用仰角钻孔、顶板高位钻场水平钻孔、顶板高抽巷等方法以外，在28^#煤层与30^#煤层间的6～8m岩柱内，布置了底板钻场水平钻孔，以控制30^#、31^#煤层的瓦斯向28^#采空区内涌出，采用两台流量为110m³/min的地面集中抽放泵抽顶板高位钻场及底板钻场的近水平钻孔，一台YD-VI型移动抽排泵抽上巷的仰角钻孔，一台YD-VII型移动抽排泵抽顶板高抽巷。四台抽排泵、三套系统同时抽放。从而实现高强度顶底板立体式抽放。抽放瓦斯量63.1m³/min，抽放率达66.4%，保证了工作面安全生产。

其抽放工艺主要参数确定的方法见下表：

顶板高位钻孔主要参数的确定

低位钻场钻孔主要技术参数的确定

通过瓦斯抽放取得的效果见下表：

杏花煤矿瓦斯抽放效果分析

杏花矿从2003年实施打钻抽放瓦斯综合治理，特别是从2004年8月完全取得成功以来，抽放瓦斯量逐渐增多，抽放效果越来越好。东一采区28^#右四面、西二采区28^#右二面、西二采区28^#左二面三个采煤工作面，平均瓦斯超限次数由原来的每天7～11次下降到现在的每月2～3次，在没有特殊原因情况下，基本杜绝了瓦斯超限现象。矿井瓦斯抽放量已达到2380万立方米/年以上，矿井安全系数大大提高，通风能力得到缓解，抗灾能力大幅度增强，矿井产量也大幅度提高。

应用实例二：城子河矿3B煤层瓦斯抽放

城子河煤矿为高瓦斯矿井，西二采区3B#煤层工作面为伪倾斜布置，倾斜长度为600米，工作面长度为240米，煤层厚度2.8～3.3米，储量60万吨，倾角8度，绝对瓦斯涌出量预测68m³/min左右，这给掘进和生产期间的瓦斯治理带来很大的难度。

根据3B#煤层开采的实际条件，我们安排了在掘进期间实施边掘边抽、回采时采用顶板瓦斯巷及高位钻孔抽放的抽放布置。

顶板瓦斯巷抽放瓦斯是在回采工作面顶板裂隙带位置掘送集中抽放巷封闭进行抽放的方法。我们在距3B#煤层顶板28米位置沿4#煤层施工了顶板瓦斯巷。经实际效果检验，当工作面推进40米时，顶板瓦斯巷道内开始出现裂隙，瓦斯浓度为80％，地面泵站抽出瓦斯浓度从16％增加到75％，最大93％，且一直稳定在这个数值上，流量76m³/min。同时结合高位钻孔抽放，采面抽放率达69.5%以上，成功地治理了绝对瓦斯涌出量达82m³/min的回采工作面瓦斯。

高位钻孔及顶板瓦斯巷抽放完全参照裂隙带参数进行确定。

在未实施抽放前回采的同一区域俯采一面时，采用尾排方式处理瓦斯。当时工作面配风量达1800m³/min,回风巷配风量为1200m³/min，尾排巷配风量为600m³/min，该面正常绝对瓦斯涌出量24m³/min，最大瓦斯涌出量为45m³/min。由于受割煤和瓦斯涌出不均衡影响的影响，造成工作面经常性瓦斯超限，最大超限时回风巷瓦斯浓度达2.0%、上隅角瓦斯浓度达7.0%、尾排巷瓦斯浓度达12%，正常时回风巷瓦斯浓度也在0.8～0.9%、尾排巷瓦斯浓度在2.3～2.4%这样的临界值上，致使该矿的主力综采工作面采采停停。而在回采俯采二面时由于采用了抽采措施，在取消了尾排巷和风帐的条件下，瓦斯超限的影响大大降低，回风巷瓦斯浓度稳定在0.4%以下、上隅角瓦斯浓度稳定在0.7～0.9%，取得了非常好的效果。具体对此情况见下表：

俯采一、二面瓦斯情况对比

2006年以来，我们在瓦斯抽采取得一定效果的基础上，又开始实施瓦斯综合利用。2006年初，我们在黑龙江省首家完成了瓦斯发电机组在高寒地区的试验应用，目前已建成瓦斯发电站4座，装机容量8500KW，年发电量5900万KWH，年可利用瓦斯1900万m³，在消除矿井瓦斯危害的同时又实现了变害为利和环保生产，逐步形成了“以抽采保安全，以抽采保利用，以利用促抽采、以利用养抽采”的良性循环局面。

四、瓦斯抽采的组织机构及管理激励措施

为了搞好瓦斯抽采工作，我们主要采取了以下措施：

1、各矿配备了通风副矿长主抓瓦斯抽采工作。

2、各矿均成立了瓦斯工程科，做为矿的一个直属科级单位管理，配齐专业管理和技术人员，设置抽放段、机电段、打钻队等，专门负责瓦斯抽放各项工作。

3、公司建立了专业瓦斯抽放设备机修厂，负责公司瓦斯抽放设备的维修和大修工作。

4、公司制定了《瓦斯抽放管理办法》，对瓦斯抽放管理工作制定了详细要求。

5、公司在年度安全费用计划和使用中，保证了吨煤不少于6元用于瓦斯抽采工程。

6、公司通风部根据各矿井采掘工程接续安排，每年初编制《瓦斯治理工程规划图册》及《瓦斯治理工程规划》，并制定了《“一通三防”考核办法》，严格兑现月份计划施工，通风部每月组织工程验收。

7、公司在《“一通三防”考核办法》中，对瓦斯抽放量和打钻工程单独实行了奖励政策，对采面抽放率达到25%以上、瓦斯抽放浓度达10%的抽放瓦斯量（折算为标准状态）执行0.1元/立方米对矿奖励，其中20%用于奖励瓦斯抽放有关人员，80%用于购置抽放器材。公司按月考核兑现，单独拔付资金，专款专用。

五、几点体会

1、根据采空区“三带”内岩体的破坏状态，各煤层自然条件不同，应选用不同的膨胀系数，修正“三带”高度范围计算。

2、在赋存深度、煤层厚度、煤层倾角、工作面长度、回采工艺、上覆岩层的岩性等条件不同的情况下，裂隙带所形成的高度不同，裂隙带发育的程度及透气性也不同。在布置钻孔时，要根据实际情况，摸索出适合所抽放煤层特点的最优钻场钻孔布置参数。

3、要充分考虑地质构造、超前压力对钻孔及裂隙带高度的影响。

4、应该推广应用大功率钻机，采用大直径钻孔，以增加钻孔长度及抽放半径。

5、钻孔终孔位置。终孔在垂直方向必须布置在采煤工作面采后裂隙带内。

6、钻孔开孔时有时在煤层里，然后以一定仰角施工穿入煤层顶板，需要做好防止钻孔塌孔的工作，下入一定长度的套管，封孔使用聚胺脂进行封孔，防止钻孔因封孔漏气而造成废孔。

7、采煤面瓦斯治理优先使用顶板走向钻孔，有条件可以考虑使用顶板瓦斯巷抽放。

鸡西矿业集团在瓦斯抽采方面虽然做了些工作，但瓦斯抽采工作在我们鸡西还只是刚刚起步，与兄弟单位相比还有很大的差距，还有更多的工作等待我们去做，我们决心以此次会议为新起点，坚定信心，加倍努力，积极探索，攻坚克难，促进鸡西矿区瓦斯抽采工作再上新台阶。