瓦斯立体抽采-安全治本与资源利用之策课件.ppt

1、1重庆中梁山煤电气公司矿业分公司瓦斯抽采、防突技术2 一、矿业分公司概况 1、地理位置：、地理位置：距重庆市中心以西18KM 位于华蓥山山脉南段3矿业分公司地理位置图歌乐山白市驿凉风垭南风井九宫庙杨家坪杨家坪人和场小南海跳蹬西站田坝沙坪坝沙坪坝菜园坝石桥铺凤鸣山上桥华岩玉清寺中梁山煤矿4 2 2、建矿历史、建矿历史 南、北矿相继于1955年、1956年建矿，1959先后投产，是苏联援建的156个项目之一。中梁山煤矿区的发现，始于1931年谭锡畴、李春昱先生所进行的地质调查。他们根据在中梁山背斜轴部宝积寺见到有二叠系长兴灰岩和龙潭组顶部5地层出露，判断其下煤层埋藏不深，始有“若能择地试探，知其底

2、蕴，可成为四川最有价值之煤田”的见解。6 于2001年改制为中梁山煤电气有限公司矿业分公司 现隶属于重庆能源投资集团中梁山煤电气有限公司7 3 3、煤层赋存情况、煤层赋存情况中梁山矿井所采煤层属急倾斜近距离薄煤层群，系二迭系龙潭组煤系煤系地层含煤10层（从上到下或新到老编号为K1-K10），煤层总厚度约14.91m（见图）8 北矿井井田剖面示意图北矿井井田剖面示意图 9煤系地层呈履舟状 煤层倾角69度左右。断层密度最大每平方公里多达1380条。煤田南北走向，长11；东西宽0.5。煤系地层总厚度为115m，含煤系数13.34%。10 4 4、矿井开拓方式、矿井开拓方式采用平硐+立井+斜井开拓方式

3、。南矿现生产水平为+130m水平。北矿现生产水平为+140水平、+60水平。11南矿开拓系统示意图+130m南长兴巷+390m大巷副井回风主井主扇四方井+140m南东小茅口巷+140m南西小茅口巷+130m南大巷SC8SC7SC6SC5+140m北西小茅口巷+140m北东小茅口巷+130m北大巷NC3NC2NC1NC0SC4SC3SC2SC1SC0安全斜井+210m南长兴巷NC0NC3NC1NC2+210m北西小茅口巷+210m北东小茅口巷SC8+210m南东小茅口巷+210m南西小茅口巷SC0SC7SC6SC5SC4SC3SC2SC1SC0NC4半NC4NC1NC3NC2+290m北东小茅口

4、巷+290m北西小茅口巷+290m南东小茅口巷+290m南西小茅口巷+280m南大巷+290m南长兴巷+280m南长兴巷SC9SC8SC7SC6SC5SC4SC3SC2SC112 5 5、瓦斯赋存情况、瓦斯赋存情况 煤层瓦斯最大压力4.7MPa。煤层瓦斯含量为15.41-23m3/t。矿井相对瓦斯涌出量为74.61-215.77m3/t，绝对瓦斯涌出量47.67-51.21m3/min。矿井瓦斯等级属煤与瓦斯突出矿井（其中除K2煤层外，其余均为突出煤层）。13煤层的透气性系数在0.018-0.8 m2/MPa2.d（毫达西）之间，属低透气煤层。埋深1500m以浅面积256.46Km2内，瓦斯储

5、量为406亿m3。146 6、安全状况、安全状况 中梁山“五害”俱全，但尤以瓦斯、自燃发火及顶板灾害为重。建矿以来南北矿事故累计死亡502人。其中，瓦斯事故死亡251人，占50%。南北矿发生突出事故98次，死亡93人。南北矿发生瓦斯爆炸事故2次，死亡128人，其中1960年12月15日事故死亡124人。15 原苏联矿业专家曾说：原苏联矿业专家曾说：“上帝给了中梁山上帝给了中梁山一块倒霉的资源一块倒霉的资源。”并定论中国人的能力无法对中梁山的资源进行开采。上世纪60年代原煤炭部为解决中梁山灾害曾召开二次专题部务会研究，部长张霖之及历任领导经常来中梁山视察，并指出“中梁山煤矿的特点在西南有代表性，

6、中梁山的问题解决了，西南其它煤矿的问题也就解决了”。1660年代初煤炭部组织了攻关组年代初煤炭部组织了攻关组 煤炭系统的老专家胡世同、何以端在中梁山蹲点。重庆大学工程院院士鲜学福、煤科总院卢鉴章副院长，重庆煤科院多数老专家在中梁山参加了“瓦斯歼灭战”。177 7、对瓦斯抽采的认识和探索、对瓦斯抽采的认识和探索认识：瓦斯不抽、矿无宁日探索：60年代抽放试验阶段70年代初步建立抽放系统阶段80年代规模化利用阶段90年代稳步推进阶段2000年后抽采发展阶段18 二、坚持“先抽后采”，全面推进瓦斯立体抽采 （一）、从生产部署上为瓦斯抽采创造条件 1、开拓先行。通过制定“定一观三看五”的部署规划和精心组

7、织（找出施工中的节点）实施来保证。2、抽采工程先行。在开拓工程中优先安排抽采巷工程：在距K10煤层10-25m的底板灰岩中布置一条专用瓦斯抽采巷（东西翼各一条）。19+130m水平（进风水平）+50m水平（回风水平）K10K9K8K7K5K34K2K1突出煤层穿层钻孔抽采巷道或钻场20 3 3、形成抽采基本规范。、形成抽采基本规范。坚持石门开拓到位后3月内施工完抽采钻；区域抽采巷到位后一年内施工完抽采钻；石门揭完后，一月内施工完顺层抽采钻。214、形成“四区成套三超前”格局开拓区抽采区保护层开采区被保护层开采区超前22210m SE P1m巷210m SW P1m巷210m NW P1m巷13

8、0m S 大巷140m SE P1m巷140m SW P1m巷130m N 大巷140m NW P1m巷副井219 6300 6300 6瓦斯泵房供给用户219 6219 6219 6210m NE P1m巷219 6C922.8569C1C2C3C4C5C6C7C8C0C0C1C2C3C4C5C6C7C8C0C1C2C3C3C2C1C0图例：石门区域抽放：瓦斯管道瓦斯管改造段219 8219 8南 矿 井 抽 放 系 统 示 意 图23 （二）、坚持（二）、坚持“抽采跟着开拓走抽采跟着开拓走”，优先实施石门网格式集中预抽优先实施石门网格式集中预抽 1、在抽采巷中每隔300m布置一个石门，当抽

9、采巷掘至石门位置时，必须立即进行石门网格式预抽钻孔的施工。2、施工完毕，立即封孔进行瓦斯集中抽采。抽采至少6个月，并符合其它相关规定后，才进行石门揭煤的掘进工作。24石门网格式钻孔集中预抽方法石门网格式钻孔集中预抽方法 1、当石门掘至距突出煤层10m以外时，对石门上部及两侧12m、下部6m范围内布置穿透煤层群的网格式抽采钻孔，终孔间距为3m。2、抽采钻孔个数80100个。25石门瓦斯抽采钻孔示意图50NWC2上 钻 场下 钻 场抽 采 钻 孔2650NWC2K1煤层终孔示意图石门轮廓线27 3、在石门周边形成走向长21m，倾斜长15m的瓦斯抽采区。抽采孔控制范围为石门断面的40余倍。4、紧接着

10、施工石门两端的区域抽采钻场，进一步扩大抽采范围。，28（三）坚持（三）坚持“坚持开采跟着抽采走坚持开采跟着抽采走”，实施区域性网格式钻孔预抽瓦斯实施区域性网格式钻孔预抽瓦斯 采区巷道布置前，必须在专用瓦斯抽采巷道中施工穿透各煤层的瓦斯抽采钻孔，然后并网进行瓦斯抽采。区域抽采至少半年以后才能安排K2保护层工作面巷道的掘进。29巷道掘完且该区域必须抽采至少一年以后，才能进行K2保护层的开采，即保护层的开采必须经充分的区域性网格式预抽。30 K2K2保护层开采前，必须提前布置保护层开采前，必须提前布置好卸压瓦斯抽采钻孔好卸压瓦斯抽采钻孔 随着保护层的开采，邻近煤层的卸压瓦斯通过卸压瓦斯抽采钻孔抽入瓦

11、斯管道，有效地防止卸压瓦斯突然涌入保护层采煤工作面，造成瓦斯事故的发生。311 1、区域性网格式预抽方法、区域性网格式预抽方法 在茅口灰岩中设计施工一条专用瓦斯抽采巷道。抽采钻场布置抽采巷道中，每隔20m施工一个钻场。每个钻场施工25-30个穿透各煤层的钻孔。钻孔孔径75-150mm，钻孔最大深度约120米，终孔间距10-15m。32立面图50北 西 小 茅 口+50m北 西 一 石 门 至 二 石 门 钻 场 剖 面 图比 例 尺 1：100033平面图58900588005870058600D(53.223)D(53.223)1#2#1、8、15、22、29+50m北西一石门至二石门水平切

12、面图比例尺 1：10002、9、16、233、10、17、244、11、18、255、12、19、261、7、13、19、256、12、18、24、304、10、16、22、283、9、15、21、272、8、14、20、265、11、17、23、291、6、11、162、7、12、173、8、13、184、9、14、195、10、15、20211721212221221、5、9、13、172、6、10、14、183、7、11、15、194、8、12、16、201、5、9、132、6、10、143、7、11、154、8、12、161、5、9、13、172、6、10、14、183、7、11、15

13、、194、8、12、16、201、5、9、13、172、6、10、14、183、7、11、15、194、8、12、16、201、5、9、13、172、6、10、14、184、8、12、16、203、7、11、15、191、5、9、13、172、6、10、14、183、7、11、15、194、8、12、16、201、4、7、102、5、8、113、6、9、121、5、9、132、6、10、143、7、11、154、8、12、161、5、9、132、6、10、143、7、11、154、8、12、161、4、7、102、5、8、113、6、9、12、136、13、20、277、14、21、28313

14、23321221822131422212214151617171817183#6#7#8#9#11#12#13#4#5#10#34K3终孔层面图35 2 2、卸压瓦斯抽采方法、卸压瓦斯抽采方法 在布置区域性网格式预抽钻孔时，只设计约二分之一的钻孔穿过K2保护层进入K1煤层。其它钻孔既作为区域性网格式预抽钻孔，又作为卸压瓦斯抽采钻孔。当K2保护层开采时，邻近煤层卸压瓦斯即通过这些卸压钻孔进行抽采。36卸压瓦斯抽采示意图卸压瓦斯抽采示意图37 （四）坚持（四）坚持“采煤与采气并重采煤与采气并重”原原则，全面实施多种方式瓦斯抽采则，全面实施多种方式瓦斯抽采 采煤保生存，采气奔小康。采煤与采气并重，卖

15、煤与卖气并重。38 1 1、采空区抽采、采空区抽采 为解决保护层工作面瓦斯超限问题，中梁山矿井对采空区的瓦斯进行了抽采。采空区瓦斯抽采分为石门密闭直接插管抽采法和钻孔抽采法两种。39 石门密闭直接插管抽采示意图石门密闭直接插管抽采示意图 402 2、地质构造带和岩体瓦斯抽采、地质构造带和岩体瓦斯抽采（1）地质构造带抽采 地质构造带一般富含瓦斯，瓦斯沿断层面大量积聚，并通过断层面流动到采掘生产区域，对作业人员造成较大的安全威胁。通过针对断层地带施工一定数量的钻孔进行瓦斯抽采，可以抽出大量的瓦斯。41 例例 如如 ：北矿对220SEC5东外翼F17断层（非煤系地层）布置钻孔，对断层带富含的瓦斯抽采

16、了20个月，抽采瓦斯量达40万m3。不但保证了相邻工作面作业人员的安全，还充分开采了瓦斯资源。42 （2 2）岩体瓦斯抽采）岩体瓦斯抽采由于中梁山井田特殊的地质构造造成岩体内的赋存大量瓦斯，对这部份瓦斯的抽采十分重要 43 例例 如：如：北矿150水平北西五石门茅口巷施工岩石抽采钻孔，随即接入直径为50mm的铁管进行抽采，孔内瓦斯浓度达90以上。经过240天的抽采，共抽出混合瓦斯量19万m3。44 3 3、地面钻孔瓦斯抽采、地面钻孔瓦斯抽采1999年在南矿地面施工两个钻孔进行了抽采，抽采时间近4年，抽采瓦斯量达100万m3。目前正计划在北矿地面施工抽采钻。45 4 4、总体抽采格局、总体抽采格

17、局到目前为止，通过全面实施网格式立体瓦斯抽采，南矿、北矿共有瓦斯抽采钻场350个，钻孔4355个。预抽钻场210个，预抽钻孔3290个，占抽采钻孔总数的75.6%矿井抽采瓦斯浓度35-47。46单孔平均抽采量0.02-0.1m3/min。预抽瓦斯量占抽采总量的65%，卸压瓦斯抽采占15%，地质构造带瓦斯抽采占10%，其它方式抽采占10%。近年完成瓦斯抽采钻孔工程量10万m/a以上。抽采量约5000万m3/a。47吨煤瓦斯抽采量达100m3以上。矿井瓦斯抽采率达65%左右。48三、全面落实瓦斯抽采方针，形三、全面落实瓦斯抽采方针，形成瓦斯抽采科学理念成瓦斯抽采科学理念（一）全面落实瓦斯抽采方针

18、按照国家制定的瓦斯抽采方针，中梁山矿结合多年的抽采实际，总结并全面实施了适合中梁山特点的瓦斯抽采十二字措施：“密钻孔，严密封，综合抽，长密钻孔，严密封，综合抽，长期抽期抽”。49“密钻孔”：形成网格状密集的瓦斯抽采钻孔，对各煤层瓦斯进行全面抽采。“严密封”：钻孔开孔布置于坚硬致密的岩石，在岩体破碎的地点还必须采用水泥砂浆对岩体表面喷浆密封并使用玛丽散等新型材料封孔；采用机械封孔，封孔深度大于3米。50 “综合抽综合抽”：采用网格式钻孔立：采用网格式钻孔立体瓦斯抽采技术对矿井进行全面抽体瓦斯抽采技术对矿井进行全面抽采。主要方式有五种：采。主要方式有五种：原始煤体瓦斯预抽（含石门钻孔集中抽采瓦斯）

19、。卸压瓦斯抽采。采空区瓦斯抽采。地质构造带和岩体瓦斯抽采。地面钻孔抽采瓦斯。51 网格式抽采钻孔的布置方式和五种主要的瓦斯抽采方式相结合，形成了具有中梁山煤电气公司特色的网格式立体瓦斯抽采模式。52“长期抽长期抽”：生产实践中，网格式抽采钻孔少则抽采1-3年，多则抽采8-10年（最长达12年）。抽采后再进行保护层采区首采层巷道的施工，然后进行采区首采层（保护层）的开采。抽采区域必须超前首采工作面600米以上。首采工作面（K2保护层）采完后，再开采K1煤层，然后才开采K3K10煤层。53 （二）始终坚持（二）始终坚持“先抽后采原则先抽后采原则”，形成正确的瓦斯抽采理念形成正确的瓦斯抽采理念 在长

20、期的瓦斯抽采和生产实践中，中梁山矿牢固树立了“先抽后采”的思想。在矿井全面实施了网格式立体瓦斯抽采技术。54我们坚持了“三不准三不准”原则：不不抽半年不准抽半年不准揭（石门）揭（石门）。不抽半年不准掘（保护层）不抽半年不准掘（保护层）。不抽一年不准采（保护层）不抽一年不准采（保护层）。55形成了以下瓦斯抽采的理念：多抽一方瓦斯，少担一分风险多抽一方瓦斯，少担一分风险。抽采跟着开拓走，开采跟着抽采走，抽采跟着开拓走，开采跟着抽采走，预抽达标才采掘预抽达标才采掘”。采煤与采气并重，煤岩瓦斯抽采并采煤与采气并重，煤岩瓦斯抽采并重，抽采与利用并重重，抽采与利用并重。多方努力下苦功，抽采瓦斯利无穷。多方

21、努力下苦功，抽采瓦斯利无穷。56四、对瓦斯抽采工作的体会（）尊重客观规律，坚持先抽后采尊重客观规律，坚持先抽后采 与矿井瓦斯灾害作斗争必须尊重客观规律，按规律办事，切忌主观蛮干，不讲科学。中梁山矿上世纪五六十年代之所以瓦斯伤亡事故频发，主要原因是对瓦斯灾害的认识不足，重生产轻安全思想严重，不尊重客观规律，一度造成矿井安全生产局面十分被动。57历次瓦斯事故发生的根本原因是瓦斯抽采工作未落实。血的事故警醒我们：要想遏制瓦斯重特大事故，必须老老实实坚持“先抽后采”，没有其它任何捷径可走。58 （二）科学研究与实践是促进瓦斯（二）科学研究与实践是促进瓦斯抽采，保障矿井安全的法宝抽采，保障矿井安全的法宝

22、 1959年提出了防治瓦斯“教、管、开、抽、教、管、开、抽、探、风、堵、断、停探、风、堵、断、停”的“九字”措施。1975年又总结完善概括了“检、震、开、检、震、开、抽、探、风、遥、断、预、用抽、探、风、遥、断、预、用”的“十字”措施。在瓦斯抽采实践中逐步发展成了现在的“密钻孔，严密封，综合抽，长期抽密钻孔，严密封，综合抽，长期抽”十二字措施。59（三）瓦斯抽采既是生命工程，又是（三）瓦斯抽采既是生命工程，又是资源工程资源工程 中梁山瓦斯储量丰富、瓦斯灾害严重，治理成本极高，但紧邻城市，利用前景好。上世纪80年代，在重庆市政府支持下，中梁山瓦斯民用工程峻工，矿井瓦斯抽出不再排往大气，而直接供民

23、用。目前供气区域已达60平方公里，管网长度280公里，工业与民用8万多户，惠及城乡居民20多万人。60 目前我们正在打算调整瓦斯抽采格局，在原始煤体瓦斯预抽已达安全境界条件下，强化采区抽采，提高采区瓦斯抽采率。一方面使采区瓦斯尽可能为我所用。另一方面保证今后长期有较稳定的瓦斯气源。61 （四）健全的系统是瓦斯抽采的（四）健全的系统是瓦斯抽采的重要支撑重要支撑 装备系统大功率、高强度、低故障。管网系统大管径、自动化。生产系统合理部署，四区成套三超前。组织系统一把手亲自抓，总工程师具体抓。政策系统政府支持。62 四、初步效果四、初步效果 1、矿井安全生产状况稳定好转。到目前为止，南矿安全生产周期至

24、今已达3337多天，北矿也曾实现过1596天的安全生产周期，但我们也清醒地认识到要慎言成绩，要用“两点论、两分法”来分析当前的工作，切实做到三个“严防”（麻痹松懈、心存晓幸、盲目乐观）2、瓦斯抽采量和吨煤瓦斯抽采量逐年上升。63 五、防治煤与瓦斯突出五、防治煤与瓦斯突出（一）、防突理念、原则 1、防突基本理念：不掘突出头，不采突出面。2、防突基本原则：区域防突措施为主，局部防突措施为辅。64（二）、区域综合防突措施 1、区域抽采防治突出措施 石门揭煤前布置网络钻孔对石门两帮及顶部至少12米、底部6米进行抽采，抽采时间不少于6个月。抽采后进行综合评估，达标后再采取7、5、2效检、验证再评估有效采

25、取地面远距离放炮揭煤。揭出煤层后及时牢固进行支护（打骨架孔、架金属支架、砌碹等）。65 保护层开采前对开采区域实施网格式钻孔抽采，至少抽采半年才能掘进保护层开采煤层的巷道，至少抽一年才能进行保护层煤层的开采。2、开采保护层防治突出措施 中梁山矿井把K2煤层作为保护层开采，首先采K2保护层，然后再采K1、K3K10各煤层，坚持不采保护层不得采突出煤层。开采保护层后至少半年后方可布置被保护煤层。66（三）、局部综合防突措施 1、局部防突地点：区域措施无效地点（如抽采未达标、保护层开采留设煤柱影响区、K2保护层遇构造带等。2、局部防突具体措施：抽采钻孔、排放钻等，对石门揭煤实施措施后至少15天后才进行效果检验，对煤巷掘进至少48小时后才进行效果检验。67（四）总体效果 根据多年的实践和中梁山摸索出了切合中梁山矿井实际的成套防突技术，长期坚持并创新取得了一定的成果，南矿8年无突出事故发生，北矿14年无突出事故发生。68结束语 各位领导、各位朋友：我今天所讲解的只是中梁山矿井在生产过程中瓦斯灾害防治上的一些做法，只是一些很普通的技术，如对大家有所启迪和借鉴作用，我感到非常高兴，如有什么不对之处请大家批评指正。谢谢！