淮南治煤与瓦斯突出综合防治措施的做法摘要.ppt

淮南矿业集团落实煤与瓦斯突出综合防治措施的做法,淮南矿业集团常务副总经理 章立清,2014年7月7日,主要内容,一、淮南矿区概况二、落实防突措施的具体做法,一、淮南矿区概况,4,淮南矿区是我国高瓦斯复杂地质条件开采的典型代表。淮南矿区的特点：一复杂、三高、三软。,地质构造极为复杂：现已发现50m以上特大断层83条，落差5m以上断层4900条。三高：高瓦斯（含量1036m3/t，瓦斯压力最高6.8MPa），高地压（最大主应力26.8MPa），高地温(最高原岩温度45以上)。三软：顶板软，底板软，煤层松软。,低透气性煤层群柱状图,由于自然开采条件风险、管理风险、安全保障能力要素风险、隐蔽致灾因素风险尚未完全掌控，防治煤与瓦斯突出更具有复杂性、艰巨性和隐蔽性。,5,淮南矿区1903年建矿以来共发生煤与瓦斯突出150余次，最大突出煤量2831吨、瓦斯量29.3万立方米。矿区历史上曾是瓦斯事故重灾区，仅1985年1997年就发生瓦斯爆炸事故17起，死亡392人，1998年以前百万吨死亡率高达4.01，年产量长期徘徊在1000万吨作用，瓦斯治理和防突问题一直是制约矿区安全生产和企业发展的主要因素。面对复杂的灾害威胁和沉痛的历史教训，集团公司上下深刻认识到，防治煤与瓦斯突出是企业健康可持续发展的基础和前提，是企业安身立命的根本所在，必须采取强有力措施切实抓好防突工作。,6,1998年特别是2002年以来，集团公司把防治煤与瓦斯突出作为安全管理的核心工作，贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”国家安全生产方针，“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”瓦斯治理工作体系，全面实施“可保必保、应抽尽抽”瓦斯治本战略，一以贯之地实施“高投入、高素质、强技术、严管理、重利用”综合治理措施，初步探索出了复杂瓦斯地质条件下防突工作的基本方法和途径，扭转了事故多发的被动局面，取得了较为显著的效益和效果。,安全效益。矿区连续17年没有发生瓦斯爆炸事故，连续9年杜绝了煤与瓦斯突出事故。2013年百万吨死亡率0.078。,7,生产效益。近十年来矿区采煤机械化程度从67%提高到98%，掘进装载机械化程度从40%提高到96%。矿区现有12对现代化生产矿井，其中3对千万吨级，9对300万吨至600万吨级，已经具备8000万吨生产能力。,8,科研成果。在沿空留巷“Y”型通风煤与瓦斯共采等关键技术上实现突破，取得了一大批技术和理论成果。先后获得国家和省部级科技进步奖45项，其中国家科技进步奖二等奖7项；获得国家授权专利232项，发明专利26项。,2005年、2011年，国家先后两次在淮南召开瓦斯治理现场会，委托企业在行业内开展培训和瓦斯治理能力评估。煤炭开采国家工程技术研究院对外开展煤矿技术服务，覆盖了大部分产煤省份，为提升行业安全管理水平做出了积极努力。,二、落实防突措施的具体做法,10,（一）构建防治煤与瓦斯突出高效组织架构,把防治煤与瓦斯突出作为“一把手”工程，集团公司董事长、总经理、各矿矿长分级确定防突工作重大管理制度、管理方式，配置人、财、物资源。机关部门层面负责研究确定防突工作技术政策、技术标准、技术方案。在全行业率先组建瓦斯地质管理研究机构,全面负责矿区瓦斯治理制度制定、组织创新、服务监管工作；明确安全监察局负责督导瓦斯治理和防突措施的落实，着重提高监察水平和质量。各矿配齐配强瓦斯地质管理人员，目前矿区“一通三防”队伍共有7254人。,11,各矿作为防突工作的责任主体，健全完善了以总工程师为首、副总工程师为支撑的技术管理体系。实施打钻专业化，承担矿区井下抽采钻孔施工，现有3167人，可同时开动190台钻机。实施物探专业化，承担矿区综采工作面坑透和电法勘探任务。实施岩巷施工专业化，承担矿区瓦斯治理巷道施工。实施瓦斯利用管理专业化，统一管理全矿区瓦斯综合利用工作。,12,2006年集团公司董事会作出关于防突工作的七项决定，2009年出台88号文，提出了防突管理的刚性规定。对于具备保护层开采条件的突出煤层，必须开采保护层卸压消突；不具备保护层开采条件的，必须预先布置顶底板岩巷，通过穿层钻孔预抽消突后方可进行煤巷掘进，坚决做到“不掘突出头，不采突出面”。,（二）构建防治煤与瓦斯突出管理制度体系,13,集团公司每年制定2号文，作为年度瓦斯治理和防突工作的纲领性文件；下达各矿瓦斯治理及防突“一矿一策”、“一面一策”，明确各矿采掘头面防突刚性措施。,14,制定并严格执行关键保护层季度考核制度。由于管理原因未完成季度计划的，给予单位党政正职、总工程师、采煤副矿长、掘进副矿长降职或撤职处分。制定并严格执行瓦斯治理“五项指标”季度和年度考核制度。集团公司每月通报各矿保护层开采面积、瓦斯抽采量、抽采率、抽采钻孔量及瓦斯治理工程“五项指标”完成情况，对未完成单位的党政正职进行责任追究。,15,每季度召开集团公司总工程师“一通三防”例会暨瓦斯治理工作现场会。安排部署季度“一通三防”重点工作，推广基层单位瓦斯治理先进技术和经验。每月召开以防突为重点的安全生产视频会。会议对“一通三防”问题进行点评，并以“四定表”形式督促整改。每月对两个矿“一通三防”及地质保障重点难点进行专题剖析。对防突工作重点问题，制定针对性整改措施。每周对一个矿“一通三防”及地质保障工作进行剖析。集团公司安全生产技术部门进行现场检查，对查出的问题以函告形式督促矿长整改落实。各矿矿长每月主持召开“一通三防”暨防突专题会议。,16,集团公司每季度召开地质保障工作专题会议，安排部署季度地质保障要项工作；每月对两个矿的隐蔽致灾地质因素进行排查，对查出的问题督促整改落实。各矿定期召开会议，全面剖析各专业工作区域的隐蔽致灾因素，超前制定针对性防范措施。,自上而下建立以总工程师为首的隐蔽致灾因素排查与治理制度。,17,（三）构建防治煤与瓦斯突出技术支撑体系：,保护层开采技术；无煤柱煤与瓦斯共采技术；区域预抽技术；地面钻井抽采瓦斯技术；低透气性煤层增透技术；松软煤层复杂地质条件钻孔施工成套技术。,18,根据各矿瓦斯和煤层赋存特点和规律，研究并确定了符合矿区实际的瓦斯治理模式，并以集团公司年度瓦斯治理“一矿一策、一面一策”固化和实施。,上向瓦斯抽采工程,下向瓦斯抽采工程,50倍采高,50倍采高,卸压范围,开采关键保护层,被卸压层,首采卸压层,被卸压层,裂隙发育卸压区,孔隙发育区,增压区,增压区,裂隙发育卸压区,被卸压层,被卸压层,各矿形成了以保护层开采为主的瓦斯治理模式。,1、保护层开采技术,19,C组煤开采瓦斯治理技术,C组煤11-2煤与13-1煤联合布置，选择关键保护层11-2煤保护13-1煤。关键保护层11-2煤采用“一面三巷、一巷多用”的瓦斯治理模式。一面三巷为轨顺、运顺、瓦斯综合治理巷。,20,B组煤开采瓦斯治理技术,B组煤8、7、6、5、4煤联合布置开采，选取8煤作为关键保护层，由上向下的开采顺序，逐层保护。关键保护层8煤，一面五巷，轨顺、运顺、轨运顺高抽巷、4煤底板巷。,21,B、C组煤联合开采瓦斯治理技术,C组煤B11b、C13煤，B组煤B10、B8、B7、B6煤，选择B10煤层作为关键保护层开采，下保护B8煤，上保护B11b煤，上行开采B11b煤层远距离保护C13煤层，B8煤开采向下逐层保护。关键保护层B10工作面采用“一面六巷”，即风巷、顺槽、B10煤底板巷、B10煤高抽巷、C13煤底板巷和B6煤底板巷，实现“中间来一刀，上下都解放”。,22,效果：新庄孜矿62210工作面采深-770m，煤厚1m，瓦斯压力1.7MPa，瓦斯含量10.4m3/t。工作面日产2600t，瓦斯涌出量103m3/min，其中抽采量达99.8m3/min，抽采率96.7%。采用10槽底板巷抽采8煤卸压瓦斯纯流量25.9m3/min，采用13槽底板巷及10槽高抽巷抽采11煤卸压瓦斯纯流量54.9m3/min，采用6槽底板巷抽采6煤、7煤卸压瓦斯纯流量29m3/min。开采保护层20万m2，瓦斯抽采量5000万m3，解放安全煤量900万吨，经济和社会效益显著。,23,工作面回采期间利用低位钻孔抽采留巷形成的聚集瓦斯，实现采空区高浓度瓦斯抽采；利用高位钻孔抽采顶板远程卸压煤层瓦斯。成功实践了“巷旁充填材料研制与快速留巷充填工艺”、“留巷抽采钻孔防断控制技术”等，逐步形成低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术体系。,2、无煤柱煤与瓦斯共采技术,效果：潘一矿1252（1）工作面，采深-823m，瓦斯压力4.6MPa，瓦斯含量11.6m3/t。上距13-1煤层70m，13-1煤瓦斯压力5.8MPa。瓦斯含量15.7m3/t。工作面日产6200t，瓦斯涌出量120m3/min，抽采率93%，回采期间回风瓦斯最大0.4%，被保护层预抽率65%。上覆13-1煤层瓦斯抽采量4000万m3，解放煤量500万吨，经济和社会效益显著。工作面留巷后两帮移近量仅90mm，顶底移近量未超过200mm，巷道未发生明显变形，完全满足一巷服务两面的要求。,24,3、区域预抽技术,无保护层开采的突出煤层突出危险区域和保护层本身为突出煤层严格落实区域预抽措施。分级采取措施，分类进行效果评价。,（2）井巷揭煤预抽消突瓦斯压力P2MPa，措施钻孔的最小控制范围是揭煤处巷道轮廓线外12m；瓦斯压力P2MPa或前探测压等钻孔施工过程中有喷孔、顶钻等其他异常现象的，措施钻孔的最小控制范围是揭煤处巷道轮廓线外15m；瓦斯压力3MPa或前探、测压等钻孔施工过程中喷孔严重的井巷揭煤地点，采用“巷道法”揭煤，并在区域防突措施孔的控制范围外增加减压钻孔。,（1）煤巷条带预抽消突 瓦斯压力2MPa的，按终煤点5m5m间距内布置，其断层（落差1.0m）构造带及其前后20m范围内必须采取穿层钻孔加密措施，按终煤点3m3m布置；瓦斯压力2MPa的，按终煤点10m5m间距内布置（轴线方向轴垂线方向。,25,巷道法揭煤技术主要用于瓦斯压力3MPa以上的强突出煤层，一是缩短了过煤长度，便于施工，且减少了钻孔工程量，解决了小角度揭煤的难题；二是钻孔长度短，偏斜小，钻孔控位准确；三是打钻空间大，方便钻机施工，且能保证有足够的通风断面，有利于钻孔防喷；四是能保证揭煤期间更多钻孔连续抽采，实现安全快速揭煤。,闭环巷道布置示意图,闭环巷道布置剖面图,26,预抽效果评价要求：1、煤巷掘进条带预抽评价，单元长度原则上不低于100m，且岩巷穿层钻孔超前煤巷掘进工作面不少于200m。2、瓦斯预抽率35%。3、残余瓦斯压力PC0.74MPa且残余瓦斯含量WC8 m3/t。,（1）煤巷条带预抽效果评价,（2）井巷揭煤预抽效果评价,预抽效果评价要求：1、揭煤区域内区域消突钻孔一次性施工完毕，一次性进行区域效果评价，效果检验不少于4个点，均匀分布。2、瓦斯预抽率45%。3、残余瓦斯压力PC0.74MPa且残余瓦斯含量WC8 m3/t。,分类进行效果评价,27,地面钻井抽采煤层瓦斯比井下抽采煤层瓦斯更安全、经济，且不影响生产。地面钻井抽采煤层瓦斯分为采前预抽和采后卸压抽采。淮南矿区从2002年开始试验地面抽采瓦斯技术。目前进展：成功应用：深厚表土层高地应力条件地面钻井卸压煤层气抽采成套技术；正在试验：地面钻井掏煤预抽（辅助）消突揭煤技术。,4、地面钻井瓦斯治理技术,28,深厚表土层高地应力条件地面钻井卸压煤层气抽采成套技术,观测分析得出深厚表土层高地应力条件下采场上覆岩层运动特征和卸压煤层气输运规律，为钻井护壁结构和井位布置提供理论依据。确定了不同层位岩层运动导致钻井承受最大剪应力的位置，获得保障地面钻井抽采卸压煤层气稳产的钻井护壁防断控制技术。提出了“上止下泄”、“硬抗”和“避让”相结合的不同钻井井壁结构设计原则。成功研制出大口径掏穴井壁结构，为不同条件地面钻井抽采卸压煤层气高产、稳产提供技术保障。,29,淮南矿区朱集东矿1112(1)工作面，地面钻井抽采纯量达到77.4m3/min。其中4#钻井抽采纯量最大58.6m3/min，单井抽采量516万m3。,地面钻井卸压瓦斯抽采效果,淮南矿区采动区钻井研究成功适应不同条件的地面钻井。目前，淮南矿区共施工各类采动区钻井165口，共抽采瓦斯量25219万m3，平均单井抽采量152.8万m3，最大单井抽采量696万m3。,30,地面钻井掏煤预抽（辅助）消突揭煤技术,背景：谢一矿-960m水平轨道石门作为技术试验地点，煤层瓦斯压力大（6MPa）、瓦斯含量高（20m3/t）;井下石门或巷道揭煤时间长；煤与瓦斯突出风险大；深部煤层井下打钻有可能诱发“孔突”等安全事故。,设计：将钻孔布置在谢一矿-960m水平轨道石门。3个钻孔沿石门方向呈三角形布置。其中，TM01和TM02井布置在石门下方，分别位于石门岩巷两侧；两孔的平面位置相距15m；TM03井位于石门上方巷道中线上，确保钻孔见11煤顶板与石门底板法距2m，距离TM01和TM02井平面距离30m。,效果：目前已掏出煤量400吨，抽出瓦斯量5万m3。,31,5、低透气性煤层增透技术,淮南矿区煤层特点：煤层极松软（坚固性系数f为0.20.8），透气性低（渗透率为0.0011mD），瓦斯压力大（高达6.4MPa）属于较难抽采煤层。淮南矿业集团公司在关于2014年瓦斯综合治理工作的意见集安20142号文中明确提出“强增透”的技术管理要求。采巷层位、支护、水力压裂、打钻抽采、瓦斯基础参数测定“五位一体”的抽采效果攻关模式。明确了不同地点、不同条件下，分类实施不同的增透措施。,32,水力压裂是一种安全、高效、经济的增透措施，通过水力压裂增透后，透气性系数为原始状态下的5.94倍，钻孔瓦斯流量衰减系数为原始状态下的70%，穿层预抽钻孔单孔抽采纯量和抽采单元内抽采纯量均为原始状态下的2.2倍，抽采达标时间缩短了42%。,水力压裂增透技术,水力压裂泵56MPa，200L/min,33,（1）落实打钻抽采“钻到位、管到底、孔封严、水放通、长时抽”。,钻到位,严格执行预抽钻孔布置标准，钻孔必须做到保直钻进，钻孔实际开孔位置与设计孔位误差不得超过100mm，方位角误差不得超过1。穿层预抽钻孔见煤深度与设计相差5m及以上时必须进行测斜、上图分析。,6、松软煤层复杂地质条件钻孔施工成套技术,34,管到底,研制了包括内芯可脱式PDC钻头、大通孔焊接式宽叶片螺旋钻杆、悬挂装置等成套装备，实现将PVC管，从钻杆中间下入，进行孔内护壁，实现了全程、快速、高效抽采。,35,孔封严,采用两堵一注专用封孔器封孔，带压注浆，注浆压力不低于4MPa，裂隙较发育时多次注浆，实现孔封严。规定煤层原始瓦斯含量在6m3/t以上的，钻孔合茬抽采24小时内孔口瓦斯浓度必须达40%及以上。,36,水放通,下向穿层预抽钻孔必须采取孔底排水排渣措施，预抽评价单元必须设置自动放水装置。抽采系统支管及干管内均安装除渣器及自动放水器。保持抽采管路的畅通。,37,坚持瓦斯治理顶底板巷道施工超前工作面回采35年，为瓦斯抽采钻孔施工提供时间和空间。坚持穿层钻孔紧跟岩巷工程施工，最大限度地赢得煤巷消突时间。坚持穿层钻孔安全高效抽采，做到采前抽、采中抽、采后抽，最大化发挥抽采钻孔的作用。,长时抽,38,效果：丁集矿1331（1）工作面运输顺槽，采用快速全程护孔筛管瓦斯抽采技术，平均下套管深度110m。与传统工艺相比，采用快速全程护孔筛管瓦斯抽采技术，下套管时间由8小时减少至40分钟以内，平均抽采浓度由12%提高到45%，百孔抽采纯量由3m3/min提高到9m3/min。,1331（1）工作面顺层钻孔抽采曲线,39,效果：潘三矿17181（1）瓦斯综合治理巷下向穿层钻孔单孔抽采69天，平均浓度36.5%，平均抽采纯量0.012m3/min;单个钻场抽采69天，平均浓度36.2%，抽采纯量0.6m3/min;干管抽采69天，平均浓度35%，百孔抽采纯量1.2m3/min。第一个预抽评价单元（220m）69天抽采瓦斯量15万m3（瓦斯总储量28万m3），抽采率达53.5%。,17181（1）工作面穿层钻孔抽采曲线,40,抽采最大化:坚持地面抽采与井下抽采相结合。矿井瓦斯抽采系统建立“大流量、多台泵，大管径、多回路”的高强抽采能力格局。系统实际抽采能力预留24倍的富余系数。,（2）坚持瓦斯抽采“最大化、规范化、精细化、信息化”。,抽采规范化:严格执行抽采、打钻安全质量标准化，坚持钻孔施工高质量，执行“谁打钻、谁负责”的原则。建立钻孔成孔和封孔质量验收制度，钻孔封孔前、封孔后、合茬前对钻孔内瓦斯浓度进行检测，标准是孔口负压13kPa。封孔24小时内，预抽钻孔抽采瓦斯浓度不得低于40。,41,抽采精细化:根据瓦斯赋存情况设计抽采参数，实现防突分级治理、分级管理，提高防突工作的效率和效果。底（顶）板巷穿层钻孔做到保直钻进和反演，选择不少于15%的钻孔进行测斜，钻孔施工后及时反演并绘制措施竣工图。抽采信息化:地面永久及井下移动抽采泵站、井巷揭煤工作面、底(顶)板穿层预抽评价单元，必须安装抽采自动计量装置(包括流量、浓度、温度、压力传感器)，实现瓦斯压力、浓度、瞬时抽采混合量、瞬时瓦斯抽采纯量、累计抽采量、抽采率、抽采负压、温度等“八参数”同时在线监测,准确、精确计量瓦斯抽采量,实现了瓦斯抽采信息化。,42,董事会每年召开专题会议研究确定年度瓦斯治理与防突投入，确保瓦斯治理费用充足。经理层负责明确年度瓦斯治理投入方向、重点，确保瓦斯治理投入效果。机关部门和各矿负责，明确瓦斯治理投入工程、项目，确保瓦斯治理目标完成。,（四）构建防治煤与瓦斯突出投入保障体系,43,2013年，集团公司投入瓦斯治理费用25.1亿元，其中通风系统投入10.38亿元、抽采系统投入5.85亿元、打钻费用投入8.87亿元。全年共开采保护层500万平方米，其中关键保护层320万平方米，瓦斯抽采量6亿立方米，抽采钻孔量697万米，瓦斯抽采率70.5%，瓦斯治理巷道7.6万米。,44,坚持严格管理，突出刚性问责，近年来一直坚持执行的问责制度主要有：,（五）构建防治煤与瓦斯突出刚性问责体系,发生一次死亡10人及以上生产性责任重大事故，给予事故单位行政正职解除劳动合同。发生井下瓦斯、煤尘爆炸或煤与瓦斯突出的特别重大非死亡事故,给予负有责任的分管副职、副总工程师，总工程师，安监处长，党政正职撤职处分。,45,对瓦斯超限实行分级管理、逐级问责。发生瓦斯超限浓度达3%及以上且持续时间超过5分钟的，给予负有责任的分管副职、副总工程师撤职处分，给予安监处长、党政正职降职处分。制定安全管理二十条红线。对“瓦斯超限作业，隐瞒瓦斯超限”等触犯红线行为，一律解除劳动合同。,46,瓦斯防突工作始终是集团公司安全管理的重点和难点。今后，我们将一如既往地严格按照上级要求，认真学习借鉴兄弟单位好的经验和做法，严格落实各项防突措施，不断提升防突能力。,47,谢谢大家!,