山西焦煤西山煤电集团公司：西山煤电集团公司瓦斯先抽后采汇报材料

山西焦煤西山煤电集团公司：西山煤电集团公司瓦斯先抽后采汇报材料 　一、西山集团概况   山西焦煤西山煤电集团公司（以下简称西山集团）是全国最大的炼焦煤生产基地，是特大型煤炭企业，是山西焦煤集团公司的核心企业，是全国首批循环经济试点单位，拥有全国最大的燃用中煤电厂。   西山集团地理位置优越，总部距太原市中心11.5公里。铁路、公路纵横交错、四通八达，交通便利。集团主要开采西山、河东、霍西三大煤田的煤炭资源，煤田面积为1237. 12平方公里，资源总量151.5亿吨。   西山集团现有1个A股上市公司——西山煤电股份公司， 2001年以来，连续5年跻身中国股市100强。西山集团和西山煤电股份公司下属共有10对生产矿井、8座选煤厂。西山集团煤炭生产核定能力为3311万吨/年，原煤入洗核定能力为2270万吨/年，电力装机容量为76.2万千瓦，焦炭生产能力为111.2 万吨/年。   西山煤电集团公司所属高瓦斯矿井，2006年绝对瓦斯涌出量为60—180.69m3/min，相对瓦斯涌出量为12—20.81m3/t。目前开采的2#、3#、4#、6#、8# 、9#煤层煤尘均具有爆炸倾向性。2#、8#、9#煤层均为自燃煤层。   二、通风系统概况   西山煤电集团公司所属高瓦斯矿井均采用分区抽出式通风。回采工作面的通风系统采用“二进一回”（胶带顺槽、轨道顺槽进风，尾巷回风）的通风方式和“三进一回” （轨道顺槽、胶带顺槽、进风补巷进风，尾巷回风）的通风方式。   三、各矿井瓦斯抽放基本条件   根据煤炭科学研究总院抚顺分院、重庆分院及北京开采所对各矿2#、8#煤层及邻近煤层瓦斯赋存规律的研究， 2#、8#煤层瓦斯含量及相关参数如下：   （1）2#煤层含量为3.15—8.32m3/t,瓦斯含量梯度为2.84 m3/t ?r?h左右，2＃煤层透气性系数为1.62m2/MPa?d左右,钻孔百米流量衰减系数为0.0031d-1左右,2#煤层属可抽放煤层。   （2） 8#煤层含量为2.62—15.49m3/t, 原始瓦斯压力为0.5—1.9Mpa，瓦斯含量梯度为3.9 m3/t ?r?h左右,瓦斯含量和瓦斯压力随着厚度增加而递增。8#煤层透气性系数为3.6329m3/(MPa2?d) 左右，钻孔瓦斯流量衰减系数为0.03197—0.04995d-1左右，属可抽放煤层。   （3）2#、8#煤层瓦斯储量及可抽放量    依据抚顺煤科分院和煤科总院北京开采所的预测结果：2#煤层瓦斯储量和可抽放量分别为289084万m3和91247万 m3 ；8#煤层瓦斯储量为1007244万m3 ，可抽放量为395820万m3 。   四、瓦斯抽放方式   1、地面抽放管路系统   矿井建有一座地面瓦斯抽放泵站，目前均安装2—3台2BEC系列（52、62、72型）水环式真空泵，目前运行抽放负压为-0.04—-0.052MPa。抽放浓度为30—45%，抽放流量标况下为60—130m3/min，矿井瓦斯抽放率为20—35%。全公司目前日抽放纯瓦斯量为12万m3。   2、井下抽放管路系统   目前安装的抽放管路为DN200—700mm，管路材质均为玻璃钢和聚乙烯管。   3、2005年屯兰矿投入运行10T锅炉瓦斯燃气项目，利用量为12m3/min，利用率为24%，经济效益较为可观。此外，马兰、东曲、屯兰、杜儿平四矿瓦斯发电项目正在规划中。   五、采煤工作面瓦斯抽放工程设计   （一）以屯兰矿12209工作面瓦斯抽放钻孔设计为例说明   1、工作面概况及煤层情况   12209工作面位于南二盘区右翼，工作面走向长1919m，倾斜长156m，面积299364m2，煤层总厚4.49m，工业储量156.3万t，可采储量140万t。煤层结构简单，较稳定，煤层倾角1—10°，平均倾角4°。   2、12209工作面抽放钻孔布置情况   12209工作面抽放钻孔布置在尾巷、胶带巷。1）尾巷布置垂直于工作面抽放钻孔，钻孔间距为5—10m，孔深65m，倾角29—40°，垂高为31—42m，孔径为终孔113mm，开孔153mm；2）胶带巷采用钻场钻孔布置，每个钻场内布置3个斜向工作面邻近层抽放孔，其孔深100m，倾角20—25°，方位角依次为20°、25°、30°（巷道与钻孔顺时针方向的夹角），垂高为34—42m，伸入工作面距离为30—50m，巷道投影长为80—90m，钻场间距为50—60m,孔径为终孔113mm，开孔153mm；同时每个钻场内布置4个斜向工作面本煤层抽放孔，孔深依次为65m、75m、90m、100m，方位角依次为40°、50°、60°、65°，孔径为终孔113mm，开孔153mm。   （附工作面抽放钻孔布置图）   3、12209工作面瓦斯抽放效果分析   （1）胶带巷邻近层抽放钻孔抽放效果分析   胶带巷邻近层抽放钻孔抽放情况见下图   从图可得出以下结论：（1）胶带巷布置邻近层抽放孔时，钻孔垂高应控制在30m左右，因钻孔垂高在5—25m时效果较好，其抽放纯瓦斯量为1—5m3/min。（2）钻孔伸入工作面距离应控制在15—40m范围内，该段抽放纯瓦斯量都在1m3/min以上。（3）地质条件影响钻孔的抽放效果。如1#钻场参与抽放时，工作面遇到断层，单孔瓦斯浓度与正常地质条件相比，平均降低了10%左右，分析认为：由于断层及其他构造对施工抽放钻孔造成一定影响，抽放钻孔与裂隙构通，流量增大，瓦斯降低，影响抽放效果。   2、本煤层抽放钻孔抽放效果分析   本煤层抽放钻孔抽放情况见下图   从图中可得到以下结论：当工作面采到距离钻孔终孔5—10m时，钻孔出现流量、瓦斯浓度相应升高，抽放纯瓦斯量为0.1—0.9m3/min，瓦斯浓度为40—60%，最高可达到78%；当工作面采过钻孔终孔时，瓦斯浓度开始降低，流量明显增大。此后随着工作面的推进，钻孔终端受动压影响重新压实，钻孔瓦斯浓度逐渐升高，通过调节仍可进行抽放，瓦斯浓度保持在25—30%，有效抽放距离为50—55m，有效抽放时间144—168小时。     3、尾巷邻近层抽放钻孔抽放效果分析   尾巷邻近层抽放钻孔抽放见下图   从图中可得到以下结论：（1）当工作面推过钻孔2—15m时，钻孔开始抽放，其抽放浓度为10—20%，抽放纯瓦斯量为0.1—0.8m3/min；当工作面推过钻孔30—100m时，钻孔抽放效果逐渐上升并达到最大，其抽放浓度为30—60%，抽放纯瓦斯量为1—3m3/min；当工作面推过钻孔100m后，钻孔抽放流量逐渐衰减，其抽放浓度为25%左右，抽放纯瓦斯量为0.5—1m3/min。 （2）钻孔伸入工作面应不小于40m，因伸入工作面距离较长时，其抽放效果较好，平均为2m3/min左右。（3）钻孔垂高应根据工作面采高及裂隙带高度确定，屯兰矿2#煤层尾巷抽放钻孔终孔垂高应保持在35m以上。     通过对12209工作面采用综合抽放的，工作面正常生产时，工作面回风瓦斯浓度最大为 0.8%，尾巷回风瓦斯浓度为1.20—1.50%，尾巷内瓦斯浓度为1.90%，排瓦斯横贯内瓦斯浓度保持在3%以下，尾巷瓦斯浓度保持在2%以下，工作面抽放纯瓦斯量平均为15.77m3/min，最大为24.77m3/min，工作面抽放率达到40%以上，矿井抽放瓦斯总量由原25—30 m3/min增加到40—50m3/min，矿井抽放率由原20%左右提高到27—30%。工作面最高月产19.1万吨，最高日产12000吨，最高班产6500吨。工作面回采期间，彻底消除了瓦斯超限，为工作面高产高效创造了条件。   （二）以马兰矿12510工作面为例，该面尾巷支管路（裂隙带）抽放浓度最大57%，纯瓦斯流量最大11.02 m3/min平均8.85 m3/min，钻孔抽放浓度最大81%，单孔纯流量最大为3.66m3/min。该面抽放率达到40%—45%。另外，本煤层抽放钻孔瓦斯浓度最高达58%，但测不出流量。目前我矿矿井抽放率达30%—32%。   六、本煤层预抽情况及分析   在矿井瓦斯治理方面，我们坚持采掘工作面“先抽后采”的原则，特别是对回采工作面煤层中的瓦斯利用本煤层钻孔提前进行抽放，更好的解决回采工作面的瓦斯涌出问题，从而进一步增加矿井抽放量，提高矿井的抽放率，取得了很好的效果。   （一）以屯兰矿28102工作面抽放设计说明   1、28102工作面抽放钻孔布置工艺   （1）轨道巷采用钻场布置钻孔，每个钻场内布置3个本煤层抽放孔，钻孔间距为500—800mm，本煤层抽放孔孔深分别100m、110m、130m，方位角分别为40°、50°、60°（巷道与钻孔顺时针方向的夹角），钻孔与煤层平行布置，开孔孔径为113mm，终孔孔径为94mm。（具体见28102工作面抽放钻孔布置图）   2、28102工作面本煤层预抽效果分析   28102工作面抽放系统于2006年4月形成开始抽放，工作面于11月底正式投入生产。预抽时间8个月后，工作面抽放瓦斯浓度为30.8%，平均抽放纯量为0.96m3/min，单孔平均预抽量0.04 m3/min，在此期间，共预抽纯瓦斯量30万m3。（具体见28102工作面预抽瓦斯浓度与纯量图）。   抽放后，在回采时平均风排瓦斯量为 12.6m3/min,工作面各点瓦斯浓度为：尾巷回风0.3—0.4%,工作面0.35%以下,尾巷内0.6—0.8%,日产量为3000吨，保证了工作面安全、高效的生产。     （二）以屯兰矿12406工作面抽放设计说明   1、12406工作面抽放钻孔布置工艺   （1）轨道巷采用钻场布置，共施工10个钻场，每个钻场内布置3个本煤层抽放孔，钻孔间距为1m，本煤层抽放孔孔深分别100m、110m、120m，方位角分别为40°、45°、50°（巷道与钻孔顺时针方向的夹角），钻孔与煤层平行布置，开孔孔径为153mm，终孔孔径为94mm。   （具体见12406工作面抽放钻孔布置图）   2、12406工作面本煤层预抽效果分析   12406工作面抽放系统于2006年7月形成开始抽放，工作面于10月底正式投入生产。预抽时间3个月以上，工作面抽放瓦斯浓度为40—45%，平均抽放纯量为1.14m3/min，单孔平均预抽量0.042 m3/min，共预抽纯瓦斯量15万m3。（具体见12406工作面预抽瓦斯浓度与纯量图）。   抽放后，在回采时平均风排瓦斯量为 14.7m3/min,工作面各点瓦斯浓度为：尾巷回风0. 5—0.6%,工作面0.5%以下,尾巷内0.8—1.2%,日产量为4000—5000吨，保证了工作面。     通过以上两个工作面瓦斯预抽数据分析,并与以前未采取预抽工作面比较得出，在保证充足预抽时间的条件下，采煤工作面回风流瓦斯浓度下降了0.3—0.4%，风排瓦斯量降低了30%以上，消灭了瓦斯超限。   （三）以马兰矿10509、12510工作面为例，在两面的皮带顺槽布置了扇形顺层抽放钻孔，对本煤层进行瓦斯抽放。其中在10509工作面皮带顺槽内每50m布置一个钻场，钻场内布置3个扇形钻孔，钻孔孔径94mm，钻孔孔深57—80m；在12510工作面皮带顺槽内每30m布置一组钻孔（3个），钻孔呈扇形布置，钻孔孔径94mm，钻孔孔深70—80m；本煤层抽放钻孔封孔器采用3m长2寸钢管（或聚乙烯管）加上4m长2寸PVC管1根对接而成，封孔器前后端采用聚胺脂封至少800mm，封孔器外露长度为200—300mm。本煤层钻孔封孔示意图见下图：     本煤层抽放钻孔瓦斯浓度最高达58%，但测不出流量。   七、影响本煤层抽放的几个问题   1）施工本煤层钻孔中夹钻问题。由于煤层松软，在施工钻孔时常常出现夹钻现象。针对这一问题经过摸索研究采用矿井压风代替静压水排渣进行抽放钻孔施工，改进后，较利用静压水施工每班工作量提高50—80m，同时有效地防止了施工过程中出现夹钻杆、断钻杆事故，提高了施工效率。   2）抽放钻孔封孔漏气问题。经过分析认为：出现漏气的原因为本煤层抽放孔采用原封孔灌注水泥封孔工艺,注进水泥浆后，在导流管、导气管或钻孔上部始终有一定的沉淀水存在，沉淀水被煤吸干后形成缝隙，在抽放时，就会出现漏气。为了进一步解决抽放钻孔封孔问题，尝试灌注聚胺脂封孔，见下图，经过试验，封孔后打压可达到0.05—0.3MPa，抽放时瓦斯浓度为55—60%，最高可达到80%以上，而灌注水泥浆封孔的钻孔在抽放时瓦斯浓度为35—40%，通过以上结果对比证明采用灌注聚胺脂封孔工艺效果较好，初步解决了低透气松软煤层封孔问题。   3）煤层属于低透气性煤层，为了提高预抽效果，经分析认为，一方面要合理布置本煤层钻孔，最大限度的增大煤体裂隙的相互沟通，一方面需延长预抽时间来弥补预抽量小的不足，预抽时间至少需3个月以上，对条件差的区域，至少需5个月以上。   通过对本煤层预抽时存在问题的分析并采取有效途径逐步进行解决后，预抽效果对比如下： 抽放地点 对存在问题的改进 抽放效果(预抽瓦斯浓度%) 12305探巷 钻孔垂直工作面走向布置、封孔采用聚胺脂 20—25 12209胶带巷 钻孔斜向工作面走向布置、封孔采用灌注水泥浆 35—40 12209轨道补巷 钻孔布置为网状、封孔采用灌注水泥浆 50 12406轨道巷 钻孔斜向工作面走向布置、封孔采用灌注聚胺脂 55—60以上   八、抽放组织机构及管理   1、组织机构   各矿“一通三防”日常管理工作由通风科负责，通风科除通风队之外有抽放队或抽放打钻队，抽放队负责全矿井的抽放系统的管理工作；抽放打钻队，负责全矿井的瓦斯抽放钻孔的施工工作。队伍之间既分工明确又相互合作，符合瓦斯抽放队伍的。   2、瓦斯抽放激励政策   集团公司对各矿抽放量和抽放进尺每季度下达考核指标，根据考核指标完成情况进行奖罚，奖罚办法为：矿井季度抽放瓦斯量（m3）× 0.03（元/m3）×钻孔进尺完成率×专项检查得分/100；矿井生产衔接由原单一的采、掘衔接向采、掘、抽衔接转变。对于达不到3个月预抽的工作面或抽放系统不合理的工作面不予验收，不得生产；公司从资金投入上优先保证瓦斯抽放工程，从而保证了矿井瓦斯抽放工作持续、健康、快速发展。   九、存在的问题   虽然矿井瓦斯抽放工作近年来有了较大的提高，但目前矿井抽放率较低，不能更好的满足矿井安全生产的实际需求，与兄弟矿井比较还有较大差距。在实际工作中，遇到以下问题难以解决。   1、煤层透气性低，衰减系数大，预抽瓦斯量小，一定程度上影响了抽放效果。现仍不能通过人为手段增加煤层透气性，提高抽放效果。   2、在施工抽放钻孔时，遇到瓦斯喷孔现象，虽然采取了一些办法，效果不明显，抽放打钻安全作业受到一定的影响。   3、在实际施工钻孔过程中，存在未严格按设计要求施工，出现同一设计参数钻孔有不同抽放效果的情况，不能有效总结抽放数据和经验。在今后的工作中必须加强抽放工程质量的验收，对钻孔严格按设计的角度、深度、直径、间距和方位施工，提高钻孔的抽放效果。   4、封孔质量也直接影响抽放效果的好坏，在实际抽放过程中常出现钻孔封孔长度不够、封孔不严密，造成通孔漏气现象。因此必须切实改进封孔方式和方法，有效提高抽放效果。下一步我们将改进封孔的方法，采用聚胺脂和注浆泵注水泥砂浆封孔，切实提高封孔质量，减少钻孔漏气现象。改进后的裂隙带和本煤层封孔方法见下图：