管理技術(shù)利用并重 實現(xiàn)雙能源安全開采
鶴壁煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
鶴壁煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司是由1957年成立的原鶴壁礦務(wù)局改制而成的大型企業(yè)集團(tuán)，系國家520戶重點企業(yè)、全國工業(yè)企業(yè)500強(qiáng)、國家大一型企業(yè)。公司本部現(xiàn)有8對生產(chǎn)礦井，5對為煤與瓦斯突出礦井，3對為高瓦斯礦井。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，井下開采條件差，瓦斯、煤塵、頂板、水、火等五大自然災(zāi)害俱全，是河南省瓦斯涌出量最大礦區(qū)和國家確定的45個瓦斯治理重點監(jiān)控企業(yè)之一。全公司絕對瓦斯涌出量310.36m3/min，相對瓦斯涌出量平均26.51m3/t，噸煤瓦斯含量平均15.2m3/t，煤層透氣性系數(shù)為1.2~1.8m2/Mpa2.d，屬勉強(qiáng)可抽放煤層。
面對單一松軟低透氣的復(fù)雜煤層賦存條件，集團(tuán)公司清楚地認(rèn)識到“瓦斯不治，礦無寧日”，轉(zhuǎn)變觀念，從強(qiáng)化管理入手，積極研究應(yīng)用瓦斯綜合抽放技術(shù)，堅持以用促抽，實現(xiàn)“煤炭-瓦斯”雙能源安全開采。
一、轉(zhuǎn)變觀念,強(qiáng)力推進(jìn)
鶴壁礦區(qū)的瓦斯抽放工作起步于70年代后期，2002年以前瓦斯抽放量一直徘徊在1000～1200萬m3之間，瓦斯一直是制約礦井安全生產(chǎn)的重要因素。通過總結(jié)國內(nèi)外瓦斯事故的教訓(xùn)，我們深刻認(rèn)識到，要踐行以人為本的思想和科學(xué)發(fā)展觀，構(gòu)建和諧社會，就必須抓好瓦斯綜合治理工作。為認(rèn)真貫徹落實“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)方針和“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的瓦斯治理方針，集團(tuán)公司確立了以瓦斯抽放為核心，全面實施瓦斯綜合治理的工作目標(biāo)，提出了“應(yīng)抽盡抽、先抽后采、以用促抽”的瓦斯治理戰(zhàn)略，制定了“三先三后三落實”（先抽后掘，先抽后采，先采氣后采煤;落實鉆孔工程量、瓦斯抽放量和瓦斯抽放隊伍）瓦斯抽放制度。在“四位一體”防突措施的基礎(chǔ)上提出了具有鶴煤特色的“六位一體”綜合防突措施（設(shè)計、瓦斯抽放、預(yù)測預(yù)報、防突措施、效果檢驗和安全防護(hù)）。通過明確責(zé)任、完善制度、跟蹤問責(zé)，瓦斯抽放工作得到穩(wěn)步提高，2006年公司本部煤炭產(chǎn)量為633萬噸，抽放瓦斯量為4765.7萬m3,為2002年的4倍，噸煤抽出瓦斯7.5m3。通過強(qiáng)力推進(jìn)瓦斯抽采利用，為礦區(qū)安全生產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。具體做法是：
建立健全瓦斯抽放管理機(jī)構(gòu)和隊伍。一是成立以董事長、總經(jīng)理為組長的瓦斯抽放領(lǐng)導(dǎo)小組，通風(fēng)部設(shè)立瓦斯抽放科，各礦通防科配備專職的瓦斯抽放管理人員。二是配足配齊抽放隊各工種人員。針對瓦斯抽放人員(抽放鉆工、封孔聯(lián)孔工、觀測放水工、機(jī)電維修工、管路維修工等)嚴(yán)重不足，雜活多，管理人員精力分散等問題，各礦按實際需要配備人員，剝離與抽放無關(guān)的工作，實現(xiàn)了抽放隊伍專業(yè)化。
嚴(yán)格考核抽放效果。一是由公司安監(jiān)局、紀(jì)委牽頭，有關(guān)部門參加，每月對各礦抽放量、鉆孔工程量、抽放率進(jìn)行嚴(yán)格考核。二是所有抽放系統(tǒng)都安裝了監(jiān)測子系統(tǒng)，實時監(jiān)測、計算瓦斯抽放量等參數(shù)，并安設(shè)孔板流量裝置與子系統(tǒng)數(shù)據(jù)相對照，對瓦斯抽放量進(jìn)行科學(xué)計量，嚴(yán)禁抽放工作弄虛作假。三是嚴(yán)格抽放鉆孔驗收制度，由礦安監(jiān)、通風(fēng)部門及施工單位每天對所打抽放鉆孔進(jìn)行聯(lián)合驗收，作為計件工資結(jié)算依據(jù)。四是新投產(chǎn)的工作面必須經(jīng)公司嚴(yán)格驗收，達(dá)到預(yù)抽期不少于9個月、采前預(yù)抽率30%、采面噸煤瓦斯含量低于10m3/t等三個條件中的兩個方準(zhǔn)投產(chǎn)。
重獎重罰。一是提高瓦斯抽放鉆工待遇。瓦斯抽放鉆工執(zhí)行采掘一線工人崗效工資標(biāo)準(zhǔn)，實行計件工資制度；建立了回采前工作面瓦斯含量、回采期間瓦斯超限與抽放隊工資抵押掛鉤制度，提高了打鉆人員的積極性和責(zé)任心。二是公司、礦從噸煤工資中分別提取0.8元用于獎勵瓦斯抽放和“一通三防”工作。將瓦斯抽放的完成情況與礦井工資總額的20%、礦領(lǐng)導(dǎo)年薪的10%掛鉤。三是對瓦斯抽放工作弄虛作假，公司按事故嚴(yán)肅追查，分清責(zé)任，干部撤職，工人開除。
實現(xiàn)綜合抽放。9 7 3 1 2 3 4 4 8 : 來源：易安網(wǎng)
采前本煤層順層孔抽放和穿層孔抽放是公司最早采用的抽放方式，也是目前最基本的采前抽放方式。通過轉(zhuǎn)變瓦斯抽采觀念，實現(xiàn)了“應(yīng)抽盡抽”，研究并推廣應(yīng)用了單一厚煤層頂板高位裂隙抽放、上隅角埋管抽放、采面淺孔抽放技術(shù)，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中多角度、全方位、全過程的瓦斯綜合抽放。
實施分源抽放。各礦實現(xiàn)了地面抽放泵站帶抽本煤層鉆孔、穿層鉆孔、邊掘邊抽鉆孔，高負(fù)壓抽出高濃度瓦斯并加以利用;井下抽放泵站低負(fù)壓大流量帶抽高、低位頂板裂隙鉆孔、煤壁淺孔、上隅角埋管，形成了三管三泵分源抽放、分源治理格局，建立了地面、井下立體瓦斯抽放體系。
通過采取一系列的強(qiáng)化瓦斯抽放措施，工作面瓦斯涌出量顯著降低，配風(fēng)量明顯減少，瓦斯超限次數(shù)大幅度下降，工作面最大配風(fēng)量由2002年的2200m3/min降至1300m3/min，取消了頂板泄瓦斯巷，采面瓦斯超限時間、次數(shù)下降90%以上，有力地促進(jìn)了安全生產(chǎn)。
二、以科技創(chuàng)新為支撐，著力解決抽放技術(shù)難題
多年來，集團(tuán)公司堅持從解決礦井安全生產(chǎn)中存在的實際問題入手，始終將科技進(jìn)步放在首位，圍繞礦井瓦斯抽放技術(shù)難題，積極與科研院所聯(lián)合攻關(guān)，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，攻克一些制約瓦斯抽采的關(guān)鍵技術(shù)?！巴怀雒簩榆浢恒@孔施工工藝研究”、“高突厚煤層本層瓦斯抽放與防突技術(shù)研究”、“單一厚煤層高位頂板裂隙抽放”等項目已在全公司推廣應(yīng)用。“高突厚煤層本層瓦斯抽放與防突技術(shù)研究”獲得河南省科技進(jìn)步二等獎；“單一厚煤層高位頂板裂隙抽放”技術(shù)的廣泛使用，對采面的瓦斯治理發(fā)揮了顯著作用，是公司近年來瓦斯綜合治理的重大進(jìn)步。
目前，主要采取的瓦斯抽放技術(shù)有：
采前本煤層順層孔抽放。在采面上順槽施工下向鉆孔，下順槽施工上向鉆孔，采前預(yù)抽工作面范圍內(nèi)煤層的瓦斯。由于松軟突出煤層存在塌孔、卡鉆、噴孔現(xiàn)象，2002年前上向鉆孔深一般為40~60m，下向鉆孔深30~40m，不能滿足瓦斯抽放和防突需要。通過采用大風(fēng)壓、大風(fēng)量、大功率鉆機(jī)，應(yīng)用低速慢進(jìn)、邊退邊進(jìn)、掏空前進(jìn)等軟煤打鉆技術(shù)，提高了單孔深度。目前上向鉆孔深一般為70~100m，下向鉆孔深50~70m，采面基本不留空白帶。布孔方式分扇形、平行、交叉布孔三種，孔間距1.5~2m。（見圖1）
穿層抽放鉆孔。在煤層底板巖石抽放巷及采面附近條件適合的底板巖巷內(nèi)施工抽放鉆孔，穿透整個煤層，采前預(yù)抽工作面范圍內(nèi)煤層的瓦斯。一般孔徑75mm，封孔長度5m，布孔方式分扇形、平行布孔兩種。（見圖2）
高位頂板裂隙抽放?；夭晒ぷ髅嫱七M(jìn)過程中，在采場垂直方向形成了冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶，在水平方向形成三個區(qū)，即：煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)和重新壓實區(qū)。在裂隙帶內(nèi)布置抽放孔，在煤壁支撐影響區(qū)，煤層解吸出的游離瓦斯在較高瓦斯壓力作用下沿著垂直裂隙連續(xù)匯集到抽放孔內(nèi)。高位鉆孔孔徑110mm，鉆場間距根據(jù)地質(zhì)條件確定，一般不小于100m，鉆孔搭接長度不小于20m。（見圖3）
上隅角埋管抽放。有兩種工藝方式，一是“干”形立管法。在工作面上隅角預(yù)埋一趟直徑100~150mm管路，每隔15~20m留一進(jìn)氣口，在進(jìn)氣口豎一1.5m高的“干”形立管與主管路聯(lián)接，附近加木垛防止頂板砸壞并堵塞立管，低負(fù)壓大流量抽放采空區(qū)瓦斯。（見圖4）
二是煤層頂板埋設(shè)“L”型管路法。在上順槽每隔15～20m向煤層頂板施工一個鉆孔，每個鉆孔垂直巷頂施工10m，孔內(nèi)下入直徑108mm的套管，套管上端4m段布置花眼，下段2.0m用水泥澆灌。位置按距上幫0.6米布設(shè)，并垂直底板施工1m，套管下部焊接三通利用8寸軟管引出與埋管連接，隨工作面推進(jìn)埋入采空區(qū)進(jìn)行抽采。（見圖5）
1m
20m
風(fēng)巷頂板
鉆孔立管
抽放管路
風(fēng)巷底板
10m
4m
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7
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來源：易安網(wǎng)
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花管
采面淺孔抽放。沿采面傾向布置鉆孔，孔深8~10米，孔間距2~3米，用快速封孔器封孔，利用采面超前壓力抽放煤壁前方解吸出的高濃度瓦斯，減小采面的瓦斯涌出量。
隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量越來越大，煤與瓦斯突出日趨嚴(yán)峻,瓦斯治理難度進(jìn)一步加劇。由于煤層透氣性差，煤質(zhì)太軟，給打鉆和抽放造成很大困難。通過排查分析、學(xué)習(xí)借鑒，結(jié)合鶴壁礦區(qū)煤質(zhì)松軟、地應(yīng)力和瓦斯壓力大、鉆孔塌孔、頂鉆卡鉆嚴(yán)重、抽放衰減速度快的特點，我們提出了“擠、破、抽”的技術(shù)理念（高壓水力擠出、穿層孔水力沖孔、深孔預(yù)裂松動爆破），突破煤層透氣性差的抽放瓶頸。公司、礦成立了技術(shù)攻關(guān)小組，負(fù)責(zé)瓦斯抽放技術(shù)管理、科研攻關(guān)、新技術(shù)新工藝的推廣應(yīng)用,從“擠、破、抽”各環(huán)節(jié)綜合試驗研究，攻克鉆場封孔、聯(lián)孔技術(shù)難題，采取增大風(fēng)壓、低速慢進(jìn)等軟煤打鉆技術(shù)，綜合提高單孔深度，提高礦井瓦斯抽放效果。
三、以資金投入為后盾，提高瓦斯抽放裝備水平
針對抽放設(shè)備、管路等設(shè)施陳舊老化的現(xiàn)狀，2002年以來，我們不斷加大力度，夯實瓦斯治理的基礎(chǔ)。先后投入6000余萬元，改造并新建了8套地面瓦斯抽放系統(tǒng)和24套井下抽放系統(tǒng)；投入1000余萬元，對8對礦井的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)全部進(jìn)行了更新改造，各抽放系統(tǒng)都安裝了瓦斯監(jiān)測抽放子系統(tǒng)，實現(xiàn)了瓦斯抽放參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測。今年計劃投入資金3000余萬元，用于購置大功率鉆機(jī)、大能力抽放泵；增大抽放管路直徑，根據(jù)鶴煤巷道布置特點，規(guī)定本煤層鉆孔抽放支管管徑不得小于150毫米，高位裂隙和采空區(qū)抽放支管管徑不得小于200毫米；逐步淘汰150鉆機(jī)，推廣使用200、300鉆機(jī)，購進(jìn)600和1000米鉆機(jī)進(jìn)行試驗。這些裝備的投入使用，為集團(tuán)瓦斯抽采水平的穩(wěn)步提高奠定了堅實的基礎(chǔ)。
四、以用促抽，實現(xiàn)雙能源開采
煤層氣(煤礦瓦斯)是寶貴的能源資源，公司本部的8對高瓦斯和突出礦井，煤層氣含量高、壓力大，對煤礦安全生產(chǎn)構(gòu)成很大威脅，但作為資源開發(fā)則具有很大的優(yōu)勢。為此，集團(tuán)公司提出了“煤與瓦斯（煤層氣）雙能源共采、先采氣后采煤”的思路，2004年集團(tuán)公司與重慶分院、中國礦大、河南理工大、遼寧工業(yè)大學(xué)、煤炭信息研究院開展了“高突厚煤層雙能源安全開采技術(shù)研究與工程實踐”項目研究。該項目根據(jù)應(yīng)力分布規(guī)律和采場壓力釋放充分、采動裂隙發(fā)育、有利于煤層瓦斯析出的特點，將瓦斯作為一種資源，在開采煤炭資源的同時，促進(jìn)瓦斯的高效回收利用，以充分的瓦斯抽放保證煤炭資源的安全高效開采、生產(chǎn)力的進(jìn)一步解放。這個項目已經(jīng)取得了階段性成果。
通過實施雙能源開采，不但穩(wěn)定了煤炭產(chǎn)量，而且推動了瓦斯的綜合利用，使瓦斯變害為利、變廢為寶，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)效益的提高。2004年9月，2臺500千瓦煤層氣發(fā)電機(jī)組在鶴煤四礦投入運(yùn)行，該項目填補(bǔ)了河南省利用煤層氣發(fā)電的空白，開辟了瓦斯綜合利用新途徑。2006年又投入2000余萬元新建10臺500千瓦低濃度煤層氣發(fā)電機(jī)組，目前均正常運(yùn)行，滿負(fù)荷發(fā)電。2007年計劃新安裝4臺、改造2臺機(jī)組，預(yù)計年利用瓦斯量2338萬m3，年發(fā)電量6358萬KWh。兩年內(nèi)，我們將在公司所屬七對礦井建設(shè)裝機(jī)總?cè)萘繛?1兆瓦的內(nèi)燃機(jī)燃?xì)怆娬?，實現(xiàn)22臺煤層氣發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，利用煤層氣年發(fā)電量可達(dá)6600萬千瓦時。
為了認(rèn)真貫徹落實“國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的若干意見”、《煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十一五”規(guī)劃》及吳邦國委員長2006年11月中旬視察鶴煤集團(tuán)時的指示：“要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，走新型工業(yè)化道路”，集團(tuán)公司緊抓機(jī)遇，成立了以公司主要領(lǐng)導(dǎo)為組長的煤層氣開發(fā)利用領(lǐng)導(dǎo)小組，制訂了煤層氣開發(fā)利用規(guī)劃。目前，集團(tuán)公司控股的華安煤業(yè)公司（在建礦井）煤層氣開發(fā)前期試驗工程已經(jīng)啟動，4口煤層9 7 3 1 2 3 4 4 8 : 來源：易安網(wǎng)
氣試驗井已完工，現(xiàn)正在進(jìn)行壓裂方案設(shè)計，該實驗成功后，我們將全面鋪開地面抽采工程，努力實現(xiàn)地面抽采工程超前礦井基建工程，通過井上下聯(lián)合抽放，實現(xiàn)5年消突、8年由高瓦斯轉(zhuǎn)變?yōu)榈屯咚沟膴^斗目標(biāo)。努力從根本上消除瓦斯對煤礦安全生產(chǎn)的威脅，實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的本質(zhì)安全型。有了這些制度、理念和目標(biāo)，我們的工作就有了方向，強(qiáng)力推進(jìn)瓦斯抽放工作就有了堅實的基礎(chǔ)。
總之，在國家局、省局領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心、指導(dǎo)和幫助下，我們在瓦斯抽采方面做了許多工作，但我們?nèi)郧逍训卣J(rèn)識到，鶴壁礦區(qū)瓦斯地質(zhì)條件復(fù)雜，治理難度較大，鶴煤集團(tuán)公司未來發(fā)展的最大障礙仍然是瓦斯危害。我們目前的瓦斯綜合治理手段、抽采水平與兄弟單位相比、與上級領(lǐng)導(dǎo)的要求還有一定差距。我們將認(rèn)真學(xué)習(xí)兄弟單位瓦斯綜合治理成功經(jīng)驗，依靠科技進(jìn)步和管理創(chuàng)新，不斷提高瓦斯抽采水平，開創(chuàng)瓦斯治理工作新局面，為實現(xiàn)煤礦的本質(zhì)安全而努力奮斗。
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