瓦斯区域治理三年规划.docx
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瓦斯区域治理三年规划
XXXX煤矿瓦斯区域治理三年规划
一、矿井概况
1、矿井基本情况
XXXX煤矿(原为轿子山煤矿大洞口矿井)位于六盘水市以北14km,行政区划隶属六盘水市轿子山镇、普定县白岩乡。
该矿井井田走向长3.3km,倾斜宽7.0km,总面积约18.5km2,设计生产能力为90万t/a。
XXXX煤矿直属司法部煤矿管理局、贵州省监狱管理局直属煤矿,为国有监狱煤矿。
矿井为斜井开拓,即主、副、风井三个井筒。
井田内三层可采煤层(M0、M8、M9),矿井工业储量7387.77万吨,可采储量5000万吨。
在M0煤层中进行生产。
由于M0煤层发生煤与瓦斯突出动力现象,经重庆煤科院鉴定,XXXX煤矿为煤与瓦斯突出矿井,同时M0煤层赋存极不稳定,且具有较大的安全隐患。
于2003年12月22日由一水平向下延伸至二水平进行下组煤的开采。
2005年9月进行试生产,该矿自2008年3月20日,9100切眼掘进工作面发生煤与瓦斯突出后,一直处于停产状态。
2008年9月1日,永煤集团对贵州XXXX煤矿进行了托管。
2、近三年实际生产能力(具体见表1)
表1XXXX煤矿近3年生产完成情况
年度
原煤(万t)
巷道进尺(m)
抽采钻孔
总进尺(m)
岩石巷道
煤巷
岩巷修理
2008
6
0
0
0
26262
2009
40
35
4086
0
171200
2010年1~10月
50
35
4068
0
211586
3、矿井通风及抽采瓦斯情况
通风情况:
矿井有三条斜井,主副斜井为进风井、专用回风斜井回风,通风方式为中央并列式,通风方法为压入式,通风机型号为2K56N024,全矿井供风量为5800m3/min,等积孔2.9m2。
抽放情况:
矿井配备两套瓦斯抽放系统,实行分源抽放,其中,高负压瓦斯抽放系统主要用于抽放本煤层预抽钻孔瓦斯,低负压抽放系统主要抽放采空区和采煤工作面高位钻孔。
高负压泵为2BEC-400型水环式真空泵二台,最大抽气量为130m3/min,低负压泵为2BEC—52型水环式真空泵二台,最大抽气量为167m3/min,井下高低负压管主管采用Φ426mm、高负压管支管采用Φ150mm敷设至各个采掘工作面;低负压支管采用Φ300mm主管敷设至采煤工作面上隅角。
瓦斯情况:
据精查地质报告,平均CH4含量M8煤层为9.45m3/t;M9煤层为9.23m3/t。
各煤层瓦斯含量见表2。
表2各煤层瓦斯含量表
煤层
样品件数
CH4含量(m3/t)
极值
均值
M8
8
5.35~14.54
9.45
M9
21
4.68~22.17
9.23
目前矿井瓦斯绝对涌出量43.2m3/min,瓦斯相对涌出量45.5m3/t。
4、瓦斯基础参数
在目前开采的M9煤层一盘区范围内无复杂的地质构造,瓦斯赋存较为稳定。
煤层原始瓦斯压力为0.45~2.25Mpa,煤层透气性系数为0.056553~0.11062m2/MPa2·d;煤层钻孔瓦斯流量衰减系数为0.024~0.069d-1;煤层75mm孔径的百米钻孔瓦斯流量为13.8546L/min。
煤层透气性差,抽采较为困难。
5、现采掘工作面分布情况(具体见表3)
表3XXXX煤矿采掘工作面分布表
采区名称
煤巷掘进头个数
岩巷掘进头个数
回采工作面个数
备用工作面个数
一盘区
3
2
1
1
6、现有防突工程安排地点、人员配备(具体见表4)
表4防突工程分布情况
钻机编号
钻机型号
施工地点
月钻进工程量(m)
人员配备
岩孔
煤孔
1
ZYD750
9103备采工作面
3835
9
2
ZYD750
9103备采工作面
3597
9
3
ZYD750
9103备采工作面
4178
9
4
ZYD750
一盘区总回风
925
9
5
ZYD750
9101运输顺槽
1842
9
6
ZYD750
9101运输顺槽
1858
9
7
ZYD750
9103备采工作面
3955
9
8
ZYD300
9103专用排瓦斯巷
2010
9
9
ZDY300
9103专用排瓦斯巷
2135
9
10
ZDY300
9103专用排瓦斯巷
2535
9
7、近三年瓦斯治理基本情况(具体见表5)
表5XXXX煤矿近三年瓦斯工程完成情况
年
瓦斯专用排放巷
(m)
抽放钻孔工程量(m)
瓦斯抽放量
(1万m3)
穿层钻孔
顺层钻孔
2008年
0
1200
26620
94
2009年
480
2400
171200
945.96
2010年1~10月
1500
3150
211586
1178
8、近3年瓦斯治理的主要方案及效果
方案:
XXXX煤矿自2008年接管以来,掘进工作面主要采取顺层钻孔预抽煤层条带瓦斯的区域防突措施+超前排放钻孔局部防突措施,采煤工作面采取顺层钻孔预抽回采区域瓦斯的区域防突措施+超前排放钻孔局部防突措施。
2010年3月份以后,在采煤工作面实施浅孔抽放的局部防突措施。
采取措施的情况具体见表6。
表6XXXX煤矿2008年9月托管以来采取措施情况表
项目年份
2008年
2009年
2010年
煤巷掘进工作面有效进尺(m/年)
0
4086
4068
煤巷掘进工作面单头月平均进尺(m/月)
0
80
90
突出次数(次)
0
0
0
主要采取的防突措施
区域+局部防突措施
区域+局部防突措施
效果:
由上表可以看出自2008年年底接管以来,开始执行以区域防突措施为主、局部防突措施补充的“四位一体”综合防突措施。
没有发生过突出。
但是掘进速度尚不理想,区域瓦斯治理防突措施还有待进一步完善、提高、与达产时抽、采掘平衡还有很大差距。
二、三年瓦斯区域治理思路与目标
1、树立正确瓦斯治理理念
瓦斯事故是可防、可治、可控的,治理瓦斯就是解放生产力,治好瓦斯就是发展生产力。
2、思路
以科学发展观指导建立生产工程防突、技术研究应用防突、组织管理防突体系,运用99.9%的组织措施=0的功能过剩理念引入防突工作的每个环节将矿井变为无突出煤层矿井。
3、目标
通过对煤层三年瓦斯区域治理,做到不采突出面,不掘突出头,零瓦斯事故;实现抽、掘、采平衡,单头突出煤巷掘进速度达到150m/月,岩巷达到90m/月,产量达到90万吨上向120万吨发展,建立安全、高效、高产矿井。
三、瓦斯区域治理的基本方案
1、生产工程防突措施:
(1)、沿空留巷无煤柱开采技术应用:
通过对9104新工作面轨道顺槽沿空留巷试验研究,在我矿M8、M9煤层赋存条件下完全可以实现沿空留巷无煤柱开采技术,在2010年年底开始在9103运输顺槽实施沿空留巷技术,该巷道作为9101采煤工作面的瓦斯专排巷。
沿空留巷支护技术示意图如下图1
(2)、矿井生产布局:
根据国家相关规范,结合我矿实际情况,2011、2012年主要施工三盘区开拓和准备大巷,2012年年底形成三盘区生产系统,2011年年底形成三盘区生产系统,2013年年底形成一盘区接替盘区二盘区生产系统。
2013年后分别在布置三盘区和一盘区布置两个掘进工作面,一个采煤工作面在一、三盘区实行交替生产。
这样一是避免井下人员过度集中,二是为沿空留巷技术施工时提供煤岩层受采动影响后的应力作用使顶板稳定时间不足引发突出事故。
(3)、通过与山东科技大学合作开展的《M9煤层顶板压力测试研究》成果显示,在2010年年底9106轨道顺槽施工过程中采用煤巷净宽6.5m大断面一次成巷技术施工。
施工方案为掘进过程中沿巷中施工1m混凝土墙,混凝土墙每隔20m预留长×宽×高为1×2×2m的口用于掘进时和以后工作面回采期间瓦斯专排巷通风。
混凝土墙滞后掘进工作面迎头20至30m,施工时掘进头在施工钻孔期间后巷施工混凝土墙。
该方案一是减少了采煤工作面近三分之一的瓦斯专排巷掘进工程量,无形中缓解了采掘接替紧张局面。
二是回采过后返修巷道的另一半作为下一个工作面的运输顺槽,实现了沿空留巷无煤柱开采。
2、技术研究应用防突措施:
(1)、优先、合理开采保护层
XXXX煤矿2011-2013年期间采掘M9煤层,此区域距上部M8煤层20米左右,经测定M8煤层瓦斯含量高于M9煤层,硬度系数低于M9煤层,虽然目前M8煤层没有采掘作业,但从钻孔探明情况可以看出M8煤层突出危险性高于M9煤层。
从同类矿井的盘江煤电集团开采情况来看,开采M9煤层时不会影响M8煤层的开采条件。
因此按照《防治煤与瓦斯管理规定》第四十六条第三、四款要求,选取开采M9煤层作为的解放层。
(2)严格落实防突规定
XXXX煤矿地质条件简单,M9煤层走向平缓,赋存稳定,M9煤层煤的硬度系数在0.8~1.5,根据托管两年来的实践总结,M9煤层本煤层瓦斯抽放钻孔能够按照设计要求施工到位,抽放效果明显,故采用顺层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施。
1回采工作面区域防突措施
回采工作面采取“顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯”的区域防突措施。
钻孔垂直工作面上下顺槽煤壁施工,孔间距5米,考虑到抽放时间问题,靠近切眼孔间距有所缩短。
工作面长度设计160米,钻孔设计85米,控制整个回采工作面确保无空白带。
回采工作面预抽回采区域钻孔布置图见下图1。
图1回采工作面预抽回采区域煤层瓦斯钻孔布置图
②回采工作面局部防突措施
鉴于煤与瓦斯突出机理的复杂性,结合XXXX煤矿以前突出的规律,为了保障安全生产,回采工作面采用打排放浅孔卸压的方法进行局部防突。
排放浅孔垂直工作面布置,深度一般为10米,每隔10米施工一个13米钻孔。
通过施工排放浅孔,对工作面的瓦斯压力和采动地应力进行释放,以消除回采工作面前方局部突出危险性。
回采工作面局部防突排放浅孔示意图如图2所示:
图2回采工作面排放浅孔示意图
③掘进工作面区域防突设计
XXXX煤矿2011-2013年期间掘进工作面采取“顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯”的区域防突措施。
每循环施工17个钻孔,钻孔控制迎头前方70米,两帮15米;迎头前方留有20米超前距,允许进尺50米。
掘进工作面区域防突钻孔布置图见图3.
图3掘进工作面区域防突钻孔布置图
④掘进工作面局部防突措施
同样鉴于煤与瓦斯突出机理的复杂性,为了保障安全生产,掘进工作面也采用打排放浅孔卸压的方法进行局部防突。
掘进工作面局部防突排放浅孔设计孔深12-14米,控制前方11米,两帮5米,措施超前距5米。
通过施工排放浅孔对迎头瓦斯压力和地应力进行释放,从而达到消除突出危险性的目的。
详见掘进工作面排放浅孔布置图4。
图4掘进工作面排放浅孔布置
⑤石门揭煤防突措施
在岩巷揭煤时,采取穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯。
揭煤工作面距离煤层最小法向距离不小于7m(在地质构造带应适当加大距离)。
钻孔最少控制巷道轮廓线外12m,同时保证控制范围外边缘到巷道最小距离不小于5m,当钻孔不能一次穿透煤层全厚时,应当保持煤最小超前距不小于15m。
详见揭煤工作面防突设计示意图
5。
图5揭煤工作面防突设计示意图
(3)根据瓦斯解吸理论,通过水力割缝技术,在煤体中人为再造裂隙,增大煤体在空气中的暴露面积,同时形成瓦斯流动通道,达到加快瓦斯解吸,提高瓦斯抽放效果的目的。
增大钻孔单孔有效影响半径,提高瓦斯抽放率,预计单孔瓦斯抽放量可以提高3至4倍。
该方案准备运用于我矿采掘工作面区域和局部措施过程中,采掘工作面预抽和
排放瓦斯时间,从而缓解抽、采掘接替平衡。
3、组织管理防突措施:
(1)、全矿树立防突氛围
人人关注防突工作、一是矿规定逢会必讲打钻。
二是每一个中层管理干部必须每月亲自验收2个钻孔,否则扣除绩效工资一半。
(2)、落实防突措施
瓦斯治理的关键一环就是瓦斯抽放钻孔是否到位,将每一个设计钻孔严格落实到现场中去,具体做法是从施工、验收全部实行挂牌管理,钻孔打成孔后必须有安检员、采掘区队跟班队长或班长,矿跟班领导三人中至少有两人在现场进行查钻杆数量并在验收单上签字,实行终身负责制。
矿给予验收钻孔人员每孔20元补助。
一旦查出钻杆与实际不符将给予责任人开除矿籍处分。
4、功能过剩理念防突措施
一是钻孔施工过程中设计与现场施工往往偏差比较大,不可能100%按照设计完成,导致终孔时存在空白带。
二是钻孔施工、验收、效果考察受人的主观意识能动性强,不可能保证100%没有作假现象也可能导致空白带。
三是防突评价体系不是全部覆盖每一个采掘区域,很可能导致评价体系失真。
鉴于以上因素,我矿必须在防突工作上采取功能过剩理念,尽管区域防突措施有效指标不超标的情况依然要采取局部防突措施,尽管局部防突措施采取到位情况下也要采取浅孔抽放措施减少井下每一采掘点的瓦斯含量。
保证措施可靠性。
5、近三年具体采掘抽情况
XXXX煤矿2011年~2013年采煤、掘进及瓦斯抽采情况具体见附表7。
表7XXXX煤矿2011年~2013年采煤、掘进及瓦斯抽采情况
时间
项目内容工作面名称
一盘区
二盘区
三盘区
合计
2011年
采掘煤量(万吨)
48
5
52
瓦斯储量(万m3)
600
531
需抽瓦斯量(万m3)
216
190
实抽瓦斯量(万m3)
716
190
906
2012年
采掘煤量(万吨)
66.5
0.5
4
68
瓦斯储量(万m3)
831.25
53
425
需抽瓦斯量(万m3)
299
19
153
实抽瓦斯量(万m3)
637
19
153
809
2013年
采掘煤量(万吨)
88
0.5
6.5
90
瓦斯储量(万m3)
1100
53
690
需抽瓦斯量(万m3)
396
19
248
实抽瓦斯量(万m3)
785
19
248
1052
6、提高区域治理效果的措施
(1)XXXX煤矿在2011-2013年三年期间计划引进水力割缝技术增加煤层透气性,提高抽放效果,确保取得良好的区域瓦斯治理效果。
(2)2011-2013年期间,随着矿井开采的进一步深入,矿井各大系统必将越来越复杂和繁琐,每个系统也必须根据情况进行调整完善。
矿井通风系统:
矿井主要通风机计划于2013年更换为型号FCBDZNo24/2×185两台,电机功率370kw,最大供风量9600m3/min,风压1500-3600pa。
预计资金300万元,于2013年12月完成改建工作。
矿井瓦斯抽放系统:
矿井抽放泵站计划增加一套高负压抽采系统,选用2BEC—62型水环式真空泵一套(二台)。
预计资金350万元,于2013年12月完成扩建工作。
完成扩建后,一台高负压泵抽放采空区瓦斯,一台高负压泵备用;两台低负压泵抽放本煤层瓦斯,两台低负压泵备用。
7、2011-2013年生产计划和瓦斯治理工程计划
(1)区域治理工程量(具体见表8)
表8区域治理工程量汇总表
年
抽放巷(m)
钻孔(m)
沿空掘进巷道(m)
沿空留巷
(m)
抽放管路
(m)
底板巷
顶板巷
穿层钻孔
煤层钻孔
2011年
4000
204576
1735
5626
2012年
12000
195489
1950
6745
2013年
8000
332123
1730
9833
(2)钻机及人员安排(具体见表9)
表9钻机、人员安排表
年
施工地点钻机数量(台)
施工人员(人)
一盘区
二盘区
三盘区
合计
一盘区
二盘区
三盘区
合计
2011年
8
0
2
10
72
0
18
90
2012年
5
1
4
10
45
9
36
90
2013年
6
1
5
12
54
9
45
108
四、实施区域治理后的达标煤量、生产煤量
(具体见表10)
表10区域治理后的达标煤量表
年
盘区抽放达标煤量(万t)
瓦斯抽放量万m3
当年计
划产量
(万t)
一盘区
二盘区
三盘区
合计
抽放总量
(含临近层)
吨煤抽
放量
2010年
62
62
1178
23.56
50
2011年
72.7
72.7
1220
23.4
52
2012年
64.5
25
89.5
1600
23.5
68
2013年
40
61.5
101.5
2120
23.5
90
五、未来3年采掘接替计划
1、掘进进尺计划(具体见表11)
表11未来3年巷道掘进计划安排表
年度
岩石巷道(m)
煤层巷道(m)
万吨掘进率
(m/万t)
一盘区
二盘区
三盘区
合计
一盘区
二盘区
三盘区
合计
岩巷
煤巷
2010年
320
0
0
320
4068
0
0
4068
6.4
81.36
2011年
1340
550
2215
4105
5180
0
0
5180
78.9
99.6
2012年
740
1210
2970
4920
3620
0
655
4275
53.2
62.8
2013年
0
2787
200
2987
2490
0
4745
7235
33.1
80.3
2、原煤产量计划(具体见表12)
产量安排原则:
所有采掘工作面施工前必须执行区域防突措施,预抽后经效检,残余瓦斯含量降到8m3/t以下方可采掘作业,且工作面均预留不少于3个月的预抽时间。
表12未来3年巷道原煤产量计划安排表
年
一盘区(m)
二盘区(m)
三盘区(m)
当年计划产量(万t)
2011年
6520
550
2215
52
2012年
4360
1210m(含四盘区)
3625
68
2013年
2490
2787m(含四盘区)
4945
90
六、区域治理3年后的预期效果
从2011~2013年区域治理规划看,如果我矿产量能够维持50万吨/年,通过2011年~2012年两年时间加大矿井开拓工程施工,在保证矿井目前稳产的条件下,每个工作面回采前能保证2个月预抽期,实现达产90万吨的抽、采掘平衡。
七、存在的问题及解决思路
1、由于原XXXX煤矿投产时开拓工程欠账就较多,又加上初次签订托管协议较短,开拓工程的施工没有引起足够的重视,目前开拓、准备巷道工程严重不足。
解决方法:
优化矿井设计,合理布置各种巷道;增加开拓队伍300人,实施机械化施工,提高开拓工程施工速度,力争三年的时间把开拓、准备工程的欠账补过来,实现矿井开拓煤量、准备煤量、回采煤量、抽采煤量稳定平衡。
2、由于煤层瓦斯含量高,透气性差,不易抽放,采取顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施时,预抽期较长,掘进速度较慢。
解决方法:
在掘进工作面采取水力割缝措施增加煤层透气性,合理有效增加抽放钻孔数量等措施,缩短预抽期,提高掘进速度。
3、由于目前矿井抽放系统能力小,远远满足不了达产90万吨时的瓦斯涌出量。
工作面回采期间经常会超限。
解决方法:
在2012年年底必须增加一套瓦斯抽放系统解决工作面临近层瓦斯涌出问题。
4、由于增加了瓦斯专排巷,采煤工作面增加了近三分之一的掘进工程量,无形中增加了采掘接替紧张局面。
解决方法:
实行大断面施工轨道顺槽,一次把轨道顺槽和瓦斯专排巷同时施工出来,同时也实现了无煤柱开采。
5、目前矿井人员有1000人,人员配备满足不了设计产能需求,其中通防人员尚缺50人,生产人员尚缺350人。
解决方法:
矿井拟在2010年年底计划增加150人,2011年上半年增加150人,2012年上半年增加100人。
八、需要公司从政策层面解决的问题
1、根据我矿实际情况,顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施是目前最适合我矿的区域防突措施,但不符合《防治煤与瓦斯突出规定》中区域防突措施的优先顺序选取原则,该项区域防突措施已被安全监察职能部门否定,望集团公司与有关安全监察部门进行协调解决。
2、由于各种历史原因,XXXX煤矿目前开拓、准备工程欠账较多,同时也是制约矿井发展、区域瓦斯治理工程正常施工的主要因素,最近三年需要12692米开拓准备工程,要加大开拓准备工程的机械化水平,拟定上两套岩巷综掘设备,提高岩巷掘进效率。
3、由于贵州省特殊的社会环境,煤矿事故较多,政府经常由于煤矿发生事故,一个地区、甚至全省停止供应爆破材料(2010年由于事故停止供应爆破材料,影响两个月没有掘进进尺),直接影响矿井的正常生产。
为了减少人为的因素影响,提高煤巷掘进速度,在区域瓦斯治理措施达到消突的情况下,所有的煤巷掘进拟定全部实现综合机械化掘进,煤巷掘进速度达到130~150m/月,需新增综掘机三套。
4、由于各矿通防人员技术参差不齐,建议由公司牵头成立瓦斯研究机构,用于总结各矿井瓦斯灾害规律,指导各矿井合理采取措施。
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