冀中能源峰峰集团矿井瓦斯综合治理体系建设

孟宪营

（冀中能源峰峰集团有限公司，河北 邯郸056107）

矿井瓦斯灾害是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一[1]，它可以致人窒息死亡，也可以导致燃烧、爆炸事故而摧毁矿井设备与设施，发生喷出或者突出事故而造成大量人员伤亡。峰峰矿区是河北省范围内煤矿瓦斯灾害最为严重的区域[2]，所属11 对矿井中有6 对为突出矿井和2 对高瓦斯矿井。因此瓦斯综合治理工作是峰峰矿区安全工作中的重中之重。峰峰集团经历长时间的开采后很多矿井进入到了深部开采，部分矿井开采深度达1 000 m。同时受限于峰峰矿区地质条件复杂，保护层开采难度大，再加上主采煤层透气性低，影响了矿井安全高效生产和采掘接替。近年来峰峰集团通过对瓦斯防治理论研究和工程实践，逐步建立了一套瓦斯综合治理体系，通过不断的完善治理体系，科学的防治瓦斯，确保了矿井的安全高效生产。

1 冀中能源峰峰集团矿井概况

冀中能源峰峰集团有限公司位于河北省邯郸市，前身是1949 年建局的峰峰矿务局。经过60 多年的发展，峰峰集团已发展成为集采选、电力、焦化、煤化工、建材等为一体的特大型煤炭企业，本部矿井煤炭年产量约1 600 万t。峰峰集团所属矿井位于峰峰矿区，峰峰矿区位于邯郸市西部及西南部，行政区划属于峰峰矿区、磁县、武安市。峰峰矿区地理位置位于太行山东部边缘，煤层发育时代为石炭-二叠系，地质构造条件及水文地质条件十分复杂。矿区内有2#、4#、6#、7#、8#、9#6 层可采煤层，其中7#、8#、9#煤层和深部6#煤层受煤层基底厚约600 m 的奥灰含水层水威胁不能开采，现只开采2#、4#和浅部6#煤层。本部现有生产矿井11 对，其中煤与瓦斯突出矿井6 对，高瓦斯矿井2 对，突出矿井占1/2 以上。矿井煤层瓦斯含量为2～22 m3/t，瓦斯压力为0.1～1.5 MPa，瓦斯涌出绝对量260 m3/min 左右。随着采深的继续加大，瓦斯含量和压力也随之增加。

2 瓦斯综合治理体系建设

2.1 以强化瓦斯抽采为重点的瓦斯治理体系

随着峰峰集团各矿井采深的不断延深，受奥灰水及地质构造影响，突出矿井4#煤层保护层工作面将逐步不可采，深部地区将成为峰峰集团下一步瓦斯治理的重点及难点。为了应对瓦斯治理难点，逐步形成了以强化瓦斯抽采为重点的瓦斯治理体系，即：突出矿井具备保护层工作面开采条件的地区，必须严格落实保护层开采瓦斯治理模式[3]，并对上覆突出煤层工作面进行瓦斯抽采。对突出矿井2#煤层深部地区不具备保护层工作面开采条件的，严格落实顶（底）板瓦斯治理巷的瓦斯治理模式，并要求顶（底）板瓦斯治理巷道必须贯穿整个开采块段。逐步形成“一面多巷”的工作面布置方式，以满足2#煤层工作面的瓦斯抽采需要。为开展以强化瓦斯抽采为重点的瓦斯治理体系工作，主要采取以下瓦斯治理措施：

1）大力推进保护层开采。突出矿井具备保护层工作面开采条件的地区，必须进行保护层开采。保护层工作面实现了沿空留巷“Y”型通风，取消了阶段煤柱，利用留巷进行瓦斯抽采，取得了很好的效果。同时推广在保护层工作面两巷施工网格式走向穿层长钻孔抽采卸压瓦斯的技术[4-6]，解决保护层开采期间工作面瓦斯超限问题，同时也通过对卸压瓦斯的抽采，解决被保护层的煤与瓦斯突出问题，最大限度地降低被保护层的吨煤瓦斯含量，保证被保护层开采期间的安全。8469 两巷施工网格式走向穿层长钻孔后，能及时截抽上覆大煤卸压瓦斯，瓦斯抽采浓度为40%～90%，瓦斯抽采量平均为10～15 m3/min，最高达到17 m3/min。工作面上隅角瓦斯浓度为0.1%～0.3%，回风巷瓦斯浓度为0.1%～0.2%，其上覆2 号煤层残存瓦斯含量为5.05 m3/t，瓦斯治理效果非常明显。

2）“一面多巷”瓦斯综合治理。突出矿井2#煤层深度地区不具备保护层工作面开采条件的，严格落实顶（底）板瓦斯治理巷的瓦斯治理模式。逐步形成“一面多巷”的工作面布置方式。根据工作面长度布置1～2 条底板瓦斯治理巷，并在底板巷中施工穿层钻孔抽采瓦斯；工作面布置2 条煤巷，施工顺层钻孔；在工作面顶板布置顶抽巷，用于抽采卸压瓦斯。该技术在峰峰集团九龙矿15249S 工作面实施，九龙矿15249S 工作面“一面四巷”布置图如图1。工作面设计走向779 m，倾向159 m，在底板巷的巷道内施工穿层钻孔，钻孔间距6 m，每组钻孔8～12 个。经过底板巷抽采，残存瓦斯含量降至4 m3/t 左右，基本解决了煤与瓦斯突出问题，保证工作面正常回采。

图1 九龙矿15249S 工作面“一面四巷”布置图Fig.1 Layout of“one side and four lanes”in 15249S working face of Jiulong Mine

3）矿井瓦斯抽采精细化示范矿井建设。为了提高瓦斯抽采效果，峰峰集团本部所属高瓦斯、突出矿井均制定了瓦斯抽采精细化示范矿井建设方案，从制度、装备、技术、考核等方面进行详细的规划，在制度方面：建立健全矿井瓦斯抽采专业机构及管理制度，增加了奖惩考核项目；在装备方面：增加了千米定向钻机、履带式大功率钻机、水力冲孔成套装备、惰性气体爆破成套设备、随钻测斜装备等先进装备，进一步提高机械化水平；在技术方面：采用了定向长钻孔瓦斯抽采[7-8]、水力冲孔增透[9-10]、惰性气体爆破预裂[11]、“两堵一注”封孔等先进的抽采技术成果，取得了良好的抽采效果；在考核方面：所属高瓦斯、突出矿井均建设了钻孔施工视频监控系统，确保钻孔施工到位，同时建成了抽采效果自动评判系统，实现消突效果的自动评价。

4）回采工作面瓦斯综合治理技术的应用。为了解决回采工作面瓦斯问题，现峰峰集团采用高位钻孔抽采技术和上隅角隔离墙+预留管采空区抽采技术相结合的综合治理措施。回采工作面瓦斯综合治理技术如图2。高位钻孔抽采技术主要在运料巷下帮，沿走向方向上约50 m 布置1 个钻场，每个钻场钻孔成扇形布置，布置10～20 个高位钻孔。终孔位置分3 列布置，第1 列钻孔压茬前一钻场50 m，第2 列钻孔压茬前一钻场30 m，第3 列钻孔压茬前一钻场10 m。上隅角隔离墙+预留管采空区抽采技术指在工作面上隅角未放顶前，把上隅角及回风巷浮煤清理干净，将管径不低于φ300～φ500 mm 的管路布置在采空区侧巷道上帮，每隔20 m 左右安装1个抽采用“莲蓬头”，摆设木垛进行保护。当工作面推过第1 个管路的“莲蓬头”埋压3～5 m 时开始抽采，及时调整抽采流量和负压，可较好地解决工作面回风流和上隅角局部瓦斯超限问题。技术在多个矿井使用，以羊东矿8269 工作面为例，抽采瓦斯浓度30%～40%，纯量达到6～8 m3/min，回风巷瓦斯浓度保持在0.3%左右，确保了工作面安全高效回采。

图2 回采工作面瓦斯治理技术Fig.2 Gas control technology of working face

5）顶板走向水平长钻孔抽采技术。顶板走向水平长钻孔抽采技术采用全液压定向钻机在距离巷帮35 m，高度距顶板约17 m 的砂岩层位置施工多个长达300～400 m 的长钻孔进行抽采。以大淑村矿172107 工作面为例，在172107 工作面煤层顶板上覆岩层的裂隙带施工4 个高位定向钻孔，顶板走向水平长钻孔抽采技术如图3。采用走向水平长钻孔后，抽采量稳定在2.5～4.2 m3/min，并且抽采量能保持长时间稳定，不出现高顶钻场周期性衰减情况。

图3 顶板走向水平长钻孔抽采技术Fig.3 Strike horizontal long borehole extraction technology in roof

2.2 “一矿一策、一面一策”管理体系

峰峰集团建立的了以强化“一矿一策、一面一策”为重点的管理体系，瓦斯治理管理体系包括矿井“一矿一策、一面一策”系列管理和“双级管控”模式。瓦斯治理管理体系如图4。

图4 瓦斯治理管理体系Fig.4 Gas control management system

2.2.1 矿井“一矿一策、一面一策”管理

峰峰集团所属本部高瓦斯、突出矿井均按要求编制了“一矿一策、一面一策”瓦斯治理工作方案，集团公司以正式公文予以批复，细化了矿井年度瓦斯治理工作目标，并将各项任务按月分解，集团公司进行月度调度、季度考核，明确了矿长为瓦斯治理工作第一责任人，通风副矿长为瓦斯治理现场落实管理第一责任人的管理制度。每季度对各矿井执行情况进行现场督导检查，对完成较好单位党政正职和副总师以上相关人员给予奖励，对未完成计划指标的进行处罚。每一季度组织突出矿井召开防突例会和一通三防总工例会，对防突措施落实情况进行会诊。

2.2.2 “双级管控”模式

建立公司和矿井两级风险预控和隐患排查制度。在风险管控方面：集团公司每月度搜集各矿井存在的风险情况，特别关注石门揭煤、采掘应力集中区、过断层、巷道贯通、工作面初采初放等风险较高地点，制定风险管控措施，要求矿井在人员、技术、措施、资金、时限五方面积极落实。矿井在进行风险排查后，结合集团公司下达的风险提示，确保做到管控措施“五到位”。

在隐患排查方面：公司每季度开展“一通三防”专业业务保安考核工作，并专门制定了考核工作标准。排查内容主要包含“一通三防”各系统情况，瓦斯治理制度完善情况，措施的落实情况，是否出现重大隐患等，通过对上述内容的排查确保制定的瓦斯治理措施落实到位。同时开展每周“剖析诊断”2 个矿井，对矿井存在的突出问题进行分析，并督导矿井整改。

矿井每周开展“一通三防”专业检查，每周由矿总工程师组织通风、生产、技术、安全等部门对井下所有地区进行系统的排查。对本周排查出现的隐患和问题制定整改措施，及时解决。同时矿井必须每天开展通风瓦斯日分析，每天由总工程师或通风副总组织各部门对当天的通风系统、瓦斯变化趁势、抽采情况、瓦斯地质情况、自然发火情况、安全监控系统等进行分析，超前采取措施，预防事故发生。

通过风险预控和两级隐患排查减少了“一通三防”隐患，确保了“一矿一策、一面一策”措施的落实，实现了安全生产。

2.3 管理考核体系

各矿井均按要求建立健全了各级管理人员瓦斯治理工作责任落实和相关岗位员工规范操作的管理考核体系；明确了各级管理人员的责任划分及相关岗位员工的正规操作，细化了瓦斯治理各项工作的考核目标及奖惩制度。重点对高瓦斯、突出矿井瓦斯治理“一矿一策、一面一策”现场执行情况进行考核奖励，并对保护层工作面开采面积、瓦斯抽采利用发电量、通风巷道整修降阻工程、顶（底）板瓦斯治理巷、瓦斯抽采精细化建设、安全监控系统管理及瓦斯超限特别规定等8 个方面进行细化考核。

1）保护层工作面开采面积考核。突出矿井严格按集团公司季度下发保护层面积开采计划，完成季度计划指标时，集团公司按如下标准给予奖励：煤厚在1.3 m 以上时，每平方米奖励40 元；煤厚在1.1～1.3 m 时，每平方米奖励50 元；煤厚在1.1 m 以下时，每平方米奖励60 元。对季度未完成保护层开采计划的矿井不予奖励，并给予处罚，罚款金额为：（季度计划保护层开采面积-实际开采面积）×每平方米奖励金额/2。

2）瓦斯抽采利用发电量考核。为实现矿井瓦斯抽采利用最大化，集团公司对抽采矿井实行抽采瓦斯量、利用量及抽采率执行季度考核。矿井完成集团公司下达的季度瓦斯抽采量、利用量及抽采率计划的前提下，集团公司按照以下标准给予工资奖励：按瓦斯利用发电量进行考核奖励，每1 kWh 奖励0.1 元。对季度未完成计划的矿井不予奖励并给予处罚，罚款金额为：（季度计划发电量-实际完成发电量）×0.1 元/kWh。

3）通风巷道整修降阻工程考核。集团公司根据矿井年初通风巷道整修及降阻计划执行季度验收、考核制，对按计划完成通风巷道整修（扩整至原巷道断面2/3）的，集团公司将按每米500 元标准给予奖励，对季度未完成计划的矿井不予补贴。并给予处罚，罚款金额为：（季度计划工程量-实际完成工程量）×每米奖励金额/2。

4）顶（底）板瓦斯治理巷考核。高瓦斯、突出矿井须按集团公司年度、季度下发的顶（底）板瓦斯抽采巷工程计划进行安排作业。矿井完成集团公司每季度计划指标，集团公司将按每米3 000 元标准给予补贴，对季度未完成计划的矿井不予补贴。并给予处罚，罚款金额为：（季度计划工程量-实际完成工程量）×每米奖励金额/2。

5）瓦斯抽采精细化建设考核。每季度根据集团公司对矿井瓦斯抽采系统抽检、验收及通防业务考核等检查情况，对瓦斯抽采矿井抽采精细化工作进行考核，季度末根据检查问题、瓦斯抽采及利用完成等情况对各瓦斯抽采矿井瓦斯抽采精细化工作进行打分、排名，并兑现奖惩：第1 名20 万元、第2 名15万元、第3 名10 万元；对瓦斯抽采精细化考核得分低于80 分的矿井，罚款5 万元；未完成季度瓦斯抽采及利用量的矿井不列入奖励范围内。

6）安全监控系统管理考核。强化现场安全监控设备、线路管理，保证监控设备运行正常，集团公司将对安全监控设备故障率（包括断线、误报、监测数据误差大于标定值及系统联网中断超过5 min）及安全监控系统运行情况进行季度验收考核；季度末，集团公司对矿井安全监控系统情况进行考核排名，兑现奖惩。

7）启封密闭瓦斯排放考核。为杜绝瓦斯窒息事故，私自启封、违规排放，加强现场管理，集团公司对启封密闭瓦斯排放工作进行过程管控、半年考核。考核标准：矿井每安全完成1 次启封密闭瓦斯排放工作，对矿井奖励2 万元（累计计算）；对私自启封、违章排放的，按相关规定追究处理。

8）强化矿井瓦斯超限考核。为了遏制矿井发生瓦斯超限事故，实现瓦斯“零超限”目标，特制定了《强化矿井瓦斯超限事故管理特别规定》对瓦斯超限事故进行管理和考核。大力奖励未发生瓦斯超限事故的矿井，对发生瓦斯超限的矿井除进行罚款外，瓦斯超限浓度较大时对责任主管副总工程师、主管副职给予免职等处分，同时根据事故情节对党政主要负责人、分管安全领导给予记过、降职、免职等处理。

3 结 语

通过建立健全所属矿井瓦斯综合治理体系，形成了具有峰峰矿区特色的瓦斯防治体系。峰峰集团坚持“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯治理理念，强化以瓦斯抽采为重点的治理体系、以“一矿一策、一面一策”为重点的管理体系、以各级管理人员责任落实和相关岗位员工规范操作为重点的考核体系建设。确保实现瓦斯“零超限”、煤层“零突出”、煤层“零自燃”目标。瓦斯综合治理是一项极其复杂的工程，集团公司将积极学习新的防治经验，采用最新的瓦斯治理科学技术和装备，推动瓦斯治理水平进一步提高。