煤与瓦斯突出的综合治理途径

杨建龙

（阳泰集团 晶鑫公司 武甲分公司，山西 阳城 048105）

1 武甲矿井基本情况

武甲矿井年产120万t，井田面积15.723 7km2，服务年限31.9a。矿井现为斜、立井开拓。有3个井筒，2个斜井进风和1个立井回风。井田稳定可采3号和15号煤层。3号煤层均厚4.96m，15号煤层均厚3.99m，采用综合机械化开采方法。煤层属Ⅲ级不易自燃煤层，煤尘不具有爆炸性。矿井采用分区中央并列式通风，回风井安装FBCDZ－8-№26/2×355型对旋轴流式风机两台（一台运行，一台备用），风量9 000 m3/min。矿井现有1个综采装备面和3个掘进面。矿井使用KJGISⅡ监测监控系统，井下各作业点都安设了多种传感器。

2 矿井瓦斯赋存情况

按照《武甲矿井3号煤层开采矿井瓦斯涌出量预测》，矿井相对瓦斯涌出量36.01 m3/t，绝对瓦斯涌出量98.8 m3/min。按照矿井中介技术服务机构实地进行的《煤层瓦斯含量测定》，煤层瓦斯压力2.16MPa。根据实际统计：矿井掘进时最大瓦斯涌出量4 m3/min，主要来源于工作面涌出量占80%；不掘进时，掘进面平均涌出量为1.4 m3/min，来源于巷帮，两帮涌出量占80%；回采面最大瓦斯涌出量42.72 m3/min，其中采空区涌出量37.46m3/min，工作面抽放后落煤时涌出量4.16m3/min，运输巷瓦斯绝对涌出量1.1m3/min。按照《防治煤与瓦斯突出规定》第11条相关规定，武甲矿井被认定为煤与瓦斯突出矿井。

3 瓦斯综合治理途径

武甲矿井严格按照“四位一体”综合防治煤与瓦斯措施，大力引进新设备、新技术、新工艺，积极开展全方位、大范围的瓦斯综合治理。

1）健全通风系统。依据井田开拓部署及煤层赋存条件，矿井采用中央分列式通风，主副斜井进风和立井回风。矿井为抽出式通风方法。按照《煤矿安全规程》，为确保矿井所需风量150 m3/min，所需最小负压1 856 Pa，所需最大负压2 725 Pa，回风井安装FBCDZ－8-№26/2×355型对旋轴流式风机两台（一台运行，一台备用），风量9000m3/min。实行“三专两闭锁”，即局部通风机供电实行专用开关、专用线路、专用移变，风电闭锁、瓦斯电闭锁。推广“三电源”，即主风机电源由地面35 kV专用线路供给，副风机电源由地面35 kV另一路专用线路供给，工作面生产用电由采区变电所供给。

2）强化综合抽采。武甲矿井现开采3号煤层，透气性系数3.573 8m2/MPa2·d，钻孔瓦斯流量衰减系数0.034 3 m2/MPa2·d，属于可以抽放煤层，具备瓦斯抽放的可能性。加之开采煤层的上下临近层煤层，受采动影响向开采层采空区涌出瓦斯，而采空区存在大量的瓦斯又涌向回采工作面，因此，抽放采空区瓦斯势在必行。据此，武甲矿井采用地面、井下综合抽放的方法如下：

①地面钻孔抽放。阳泰集团与惠阳新能源发展有限公司签订框架合作协议，对武甲矿区实施瓦斯地面预抽放，共设计地面排放井210个，其中直井138个、定向井24个（24×3），平均13.35个/km2，设计单井排放量2000m3/d，设计排放量为290000m3/d。截止2012年9月底，已完成排放井钻探164个，压裂90个，完成抽装67个，产气31个，排采65个，日累计抽采瓦斯18000m3。

②井下综合抽采。武甲矿井自2011年6月建立地面高、低负压瓦斯抽放系统以来，已安全运行10 400 h。高负压抽放系统使用两台（一用一备）2BEC90型水环真空泵，电机功率710 kW；选用φ630 mm×8 mm螺旋钢管，支管选用φ426 mm×6 mm螺旋钢管，分管选用φ325 mm×6 mm螺旋钢管。用于本煤层瓦斯抽放。低负压抽放系统使用两台（一用一备）2BEC52型水环真空泵，电机功率280kW；选用φ426 mm×6 mm螺旋钢管，支管选用φ325mm×6 mm螺旋钢管，分管选用φ219 mm×6mm螺旋钢管，用于采空区瓦斯抽放。

掘进工作面瓦斯抽放：3号煤层为缓倾斜煤层，采用澳大利亚的VLD-1000型千米钻机超前定向深钻孔进行预抽；即在3号煤掘进开孔位置左右各15 m的全部范围内，布置2个主孔，每个主孔内施工5个分支孔进行预抽，钻孔直径φ96 mm；钻孔开孔后，采用φ114 mm的专用扩孔器扩孔9 m钻孔间距6 m，钻孔开孔位置距巷道底板1.5 m左右，钻孔长度600 mm，钻孔终孔位置间距不大于8m，预抽时间保持在120d以上。3号煤巷道掘进到570 m位置后（预抽钻孔重叠段不小于30 cm），在巷道的两侧施工钻场，钻场规格为3.5 m×5 m×5（长）m，在钻场内施工钻孔，钻孔终孔位置间距小于8m，钻孔封孔段长度大于8m。孔口抽采负压大于13 kPa，预抽时间维持在120d以上，如此重复进行。在3号煤掘工作面回风横贯以外的掘进巷道内，在不影响掘进工作的条件下，预抽钻孔可采用双侧（或者单侧）布置方式，施工区域预抽钻孔，进行煤体（工作面）区域预抽，钻孔直径φ94 mm，钻孔间距6m。

回采工作面瓦斯抽放：采用ZDY1900S全液压坑道钻机进行顺层钻孔抽放，钻孔布置在运输顺槽靠工作面煤壁层侧平行于切眼施工两排钻孔，孔深135m，孔径94 mm，下排钻孔距底板1.3m，倾角为0°，上排钻孔距底板2.6m，倾角+1.5°，钻孔终孔位于回采面顶板，控制煤层全厚。

采空区抽放：在回风顺槽联络巷内向上隅角埋管进行半封闭抽放；在外U回风顺槽内向采空区顶部打孔进行抽放；工作面回采结束后，在密闭墙上埋管进行全封闭抽放。

③升级安全监控系统。为确保安全高效生产，2010年6月安设了两套KJGISⅡN瓦斯监测监控系统，并按《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》AQ1029-2007行业标准要求，配备了相应的设施设备，可与井下人员定位系统、产量监控系统、广播通信系统并网组成安全生产监控系统，并同全县煤矿安全生产监测监控系统联网运行。

安全生产监控地面中心站：配备监控主机两台（互为备用），显示器两台、打印机两台、服务器一台、传输接口一台、网络交换机两台，不间断电源一台、雷击保护装置一台、系统软件一套。

传输系统：传输干线选择矿用屏蔽四芯阻燃通信电缆，数字传输通过分站接到各传感器上；井下系统干线由地面中心站经主斜井井筒敷设至井下各分站。

分站：选用KJGISHN-F型，在地面通风机房、主斜井等部位设置4台，在井下预抽工作面、测风站等部位设置19台。

甲烷传感器及各类传感器设置：井下所有要求地点都安设了各种传感器。包括瓦斯传感器、设备运行状态开停传感器、风门状态传感器、温度、风速、一氧化碳传感器等。

监测监控系统对矿井安全生产起到耳目作用，做到及时报警、断电，防止瓦斯超限后仍继续作业而带来的通风、并瓦斯事故，为收集和整理有关数据、研究和处理通风、瓦斯问题提供了有力帮助。

④严格管理制度。武甲矿井在强化技术手段防治瓦斯的同时，严格按照《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出规定》要求，健全以矿长为主要负责人、以总工为技术负责人的防突组织机构，配备了20余人的防突专业技术人员和施工队伍。严格瓦斯超限和防突措施执行不到位追查制度，凡是出现瓦斯超限或防突措施执行不到位的，不论什么原因都要追查。矿井坚持严格落实通风、抽采、监控、管理综合防突措施号提高了防治煤与瓦斯突出的能力号保证了矿井的安全生产。