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1、采煤采气一体地面井下同抽强化先抽后采 建设本质安全新型矿山晋城煤业集团晋城矿区是国家规划的13个大型煤炭基地晋东煤炭基地的重要组成部分，是19个首批国家规划矿区之一，是我国优质无烟煤重要生产基地。晋城煤业集团由东向西开采矿区沁水煤田的东南部，规划建设矿井13座,产能达8520万t/a。晋城煤业集团自成立以来，实施“煤气电化综合发展，建设环保型绿色矿山”的中长期发展战略，突出煤气（煤和煤层气）、煤电、煤化三大主导产业，着力发展循环经济，初步形成了煤气电化、矿路港航、煤机制造和其它非煤产业“四大板块”多元化发展的格局。现有八对生产矿井,2006年度瓦斯等级鉴定，成庄矿和寺河矿绝对瓦斯涌出量分别达到
2、234.51m3/min和486.6m3/min，为高瓦斯矿井。作为以煤为主的企业，把瓦斯治理作为安全生产的“天字号”工程，坚持“先抽后采、监测监控、以风定产”方针，按照“抓大、管小、用人”的工作思路，以矿井瓦斯不超限、不积聚、不突出的瓦斯治理“三不工程”建设为切入点和着力点，依靠科技创新，推进工艺革新，积极探索“先抽后采、采煤采气一体、地面井下同抽、抽采利用并举”的瓦斯抽采治理模式。一、坚持理论与技术创新，探索“采煤采气一体化”、“三级瓦斯治理”瓦斯治理模式和方法，实现了地面煤层气抽采、井下区域性预抽采、双系统抽采等关键技术和配套工艺的全面突破晋城矿区瓦斯赋存和涌出呈东低西、北高的趋势，具有
3、本煤层瓦斯含量高，储量大，条件好，裂隙发育，可抽采性好等特点，经过多年的研究和探索，逐步确立了适合自身特点的 “先抽后采”、采煤采气一体和“三级”瓦斯治理的模式、方法及配套抽采方式、工艺。1、采煤采气一体化模式通过地面钻井预抽、井下顺煤层长钻孔预抽及边采（掘）边抽与采空区抽采相结合的瓦斯抽采方式，对煤层进行“先抽后采”，实现煤炭与煤层气（瓦斯）开采的一体化。实施采煤采气一体化可以减少时间、空间限制。在时间上，煤层气的抽采与矿井开发、生产的全过程协调一致；在空间上，地面煤层气井位的布置与矿井采掘衔接相一致；在功能上，煤层气井可实现“地质勘探，采前抽、采动抽，采后抽”，一井四用。我们在进行地面煤层
4、气开发和矿井瓦斯治理的实践中，逐渐认识到地面煤层气（瓦斯）预抽可以保证从源头上降低煤层瓦斯含量，真正做到矿井的“先抽后采”；可以与煤炭企业的地质勘探、矿井建设、瓦斯治理、生产衔接相协调，达到为矿井的安全生产服务的目的。 2、“三级瓦斯治理”方式高瓦斯矿井新煤层、新水平、新盘区的开采，必须根据煤层勘探情况和瓦斯参数测定结果，分“三级”进行抽采治理：对瓦斯含量高于16m3/t的煤层或区域，提前58年实施地面钻井预抽，达到建设条件；对瓦斯含量在916m3/t的煤层或区域，提前35年，采用千米钻机等实施井下区域性预抽采，达到开采条件；对瓦斯含量低于9m3/t的煤层或区域，采用边抽边采掘、采空区抽采、加
5、强通风、监测监控等综合措施治理采掘过程中涌出的瓦斯。3、以地面抽采为先导，开创高瓦斯矿井抽采治理新的有效途径晋城煤业集团早在1993年，引进美国地面煤层气开发技术进行试验。经过几年的探索、实践，总结出具有自主知识产权的地面预抽煤层气（瓦斯）技术，初步掌握了清水钻井、活性水压裂、定压排采、低压集输的抽采技术体系，为我国无烟煤矿区的煤层气地面预抽奠定了理论基础，创出了第一个成功范例。为进一步推进煤层气（瓦斯）开发的专业化、产业化，更好地服务矿井瓦斯抽采治理工作，从2003年开始，设立了“沁水蓝焰煤层气有限公司”，按照300m300m模式在寺河矿、成庄矿等高瓦斯矿井的生产区和规划区布井实施抽采（如图
6、1），其中寺河矿布井247口，成庄矿布井30口。经验证，每口煤层气井每天平均抽采2500 m3/d，每年可使0.1km2井田范围内煤层吨煤瓦斯含量降低约1m3/t，为高瓦斯矿井实现高产、高效、安全生产奠定了基础。图1井上抽采钻井与井下生产工作面相结合局部图 截止2006底，矿区已形成480口煤层气井组规模，具备年产煤层气2亿m3的产气能力，其中149口井投入抽采，日抽采量达60万m3/d。矿区地面钻井抽采煤层气累计近1.8亿m3，其中2006年抽采1亿m3，有效地降低了矿井的煤层瓦斯含量。根据我公司“十一五”发展规划，到2010年，煤层气井群将达到2000口井，产能达到15亿m3/a。2005
7、年，我们与中国地质大学、中国矿业大学、中国石油大学、河南理工大学、煤科总院西安分院、重庆分院“四校两院”合作，创建了煤层气开发工程产学研基地，加快煤层气抽采治理科研攻关。4、以井下区域性预抽采为核心，实现井下抽采有序衔接4.1煤层采掘活动前区域性预抽晋城煤业集团3#煤层属近水平可抽煤层，煤质较硬，适合于在煤层中施工长钻孔，组织区域性预抽采（如图2）。在经过地面预抽或瓦斯含量较小的煤层（岩层）中掘进巷道，利用MK系列钻机和千米钻机向其两帮施工长钻孔，形成一定范围的预抽区域，在该区域抽采瓦斯达到预定效果后，再在其边缘施工巷道，形成接替预抽区域，实现井田抽采区域有序衔接。寺河矿在3302采煤工作面从
8、2002年4月至2003年5的圈定过程中，一方面施工该工作面抽采钻孔期间，同时左右相邻的3303和3301、2307工作面煤体施工区域抽采钻孔，使3301、2307预抽时间达到了两年以上。在工作面掘进前，预抽煤体瓦斯30%以上，并保证了二、三盘区形成良性的抽、掘、采循环。图2 寺河矿二、三盘区抽采区域预抽示意图4.2煤层掘进中扇形钻孔抽采在布置抽采区域和圈定采面过程中，配套多巷掘进方式，在巷帮钻场施工抽采钻孔，实施“巷帮钻场走向和扇形钻孔抽采”，覆盖巷道两侧各10m的范围和多巷间留设煤柱（如图3），进行先抽后掘。若工作面瓦斯涌出量异常，再实施 “迎头走向钻孔抽采”。成庄矿在施工4215/422
9、0巷时，利用扇形钻孔进行先抽后掘和边抽边掘，保证了工作面正常掘进。图3成庄矿4215/4220煤层掘进中扇形钻孔抽采瓦斯示意图4.3采煤工作面顺层长钻孔抽采在采面巷道掘进过程中，同时施工顺煤层钻孔对该工作面或邻近工作面的实体煤进行预抽采（如图4）。采煤工作面顺煤层钻孔的间距根据采煤工作面煤体的瓦斯含量和可预抽采时间确定，一般不超过5m，吨煤钻孔进尺不低于0.06m/t。针对工作面切眼区段采前预抽时间短，回采时间早，采取加密钻孔（孔间距0.83m）措施，降低工作面初采期间的瓦斯涌出。成庄矿2315采煤工作面共施工抽采钻孔1764个，钻孔间距1.5m（靠近切眼区段钻孔间距为800mm），抽采总进尺
10、达到19.98 万m，采面抽采瓦斯量40.44 m3/min，回采前累计抽采瓦斯1789.78万m3，预抽煤体瓦斯35%。从2005年4月3日开始回采到2006年10月7日的回采过程中，工作面未出现过瓦斯超限现象。图4成庄矿2315采煤工作面顺层长钻孔抽采瓦斯示意图5、全面推行双系统独立运行方式，实施瓦斯分源抽采治理，提高矿井安全保障能力针对矿区本煤层瓦斯赋存量大，预抽需要高负压、低流量，采空区卸压抽采需要低负压、大流量的特点，在高瓦斯矿井建立两套抽采系统，独立分离运行，实施瓦斯分源抽采治理。寺河矿于2000年5月建成矿井地面本煤层瓦斯永久抽采系统，安装6台CBF710型水环式真空泵，形成2亿
11、m3/a抽采能力，于2002年底在井下东区建成井下采空区瓦斯抽采泵站系统，安装了5台2BE1-705水环式真空泵，形成1亿m3/a抽采能力。成庄矿2002年底建成地面本煤层瓦斯永久抽放系统，安装4台CBF710型水环式真空泵，形成1亿m3/a抽采能力， 2006年建成井下3#风井采空区抽采泵站，安装3台CBF630水环式真空泵，形成0.4亿m3/a采空区抽采能力。2#风井采空区抽采泵站计划2007年底投入运行。通过实施双系统独立分离运行，分源抽采瓦斯，提升了系统的运行能力，有效地提高了本煤层预抽浓度和预抽瓦斯量，提高了工作面及矿井的瓦斯抽采率。目前寺河矿矿井抽采瓦斯量达到336m3/min，矿
12、井抽采率达到59.2%，成庄矿矿井抽采瓦斯量达到151m3/min，矿井抽采率达到54.5%。此外，晋城煤业集团在低瓦斯矿井推广使用移动水环式抽采泵，采用顶板走向和倾向长钻孔进行采面上隅角等局部地点的瓦斯抽采，有效地防止瓦斯超限。二、坚持管理创新，强化政策引导，确保资金投入，夯实基础 1、在管理上，坚持“抓大、管小、用人”的原则“抓大”就是抓好抽采、通风、监测等大系统的建设和完善工作，作到“衔接有序、能力配套、简单高效、安全可靠”； “管小”就是以高度的责任心，从严过细地安排、部署、落实好每一细小环节的工作（如排放瓦斯、密闭巷道、巷道贯通、高冒区处理、井下烧焊、煤仓检查等）；“用人”就是要求矿
13、井“一通三防”的主要技术管理人员由公司统一聘任，抓好队伍的班子建设和素质建设，确立技术负责人的权威，不能用管理代替技术，从而增强凝聚力，提高执行力。2、在投入上，坚持通风瓦斯治理工程优先的原则将吨煤提取的50元安全费用重点用于地面抽采钻井建设、井下抽采能力的建设等系统工程上：投入9亿多资金用于地面抽采能力建设；投入10亿多资金元用于井下抽采能力建设。目前矿区已建成投运井下永久抽采泵站5座（在建和筹建9座），低瓦斯矿井及高瓦斯矿井的移动式抽采系统13套。 3、在考核上，坚持重奖重责原则建立瓦斯抽采专项考核奖励基金80万元，提高瓦斯治理积极性和创造性；将抽采瓦斯的进尺、抽采量、抽采浓度指标与矿工资
14、总额的40%进行挂勾结算，亏一扣一，超一奖一，上不封顶。通过这些举措，推动和强化了瓦斯抽采工作，提升了矿井安全保障能力。2000年至今，公司累计完成瓦斯抽采量8.74亿m3，其中2006年完成3.2788亿m3，比2005年增长了82%，比2000年增长了40倍；累计完成瓦斯抽采钻孔进尺334.4万m，其中2006年完成145.71万m，比2005年增长了57.9%，比2003年增长了312%。三、坚持以用促抽，推进煤层气（瓦斯）抽采产业化经营，变“杀手”为“帮手”，开创瓦斯抽采利用的新局面多年来，晋城煤业集团坚持“为安全生产服务、为提高矿区居民生活质量服务、实现产业化经营”的指导思想和“井上
15、下抽采相结合，井上抽采先行；抽采利用相结合，以用促采”的工作方针，积极探索煤层气抽采利用的新途径，取得良好的安全、经济、环保和社会效益。1、煤层气发电：1.5万Kw瓦斯发电试验厂2001年2006年累计发电4.5953亿Kwh，实现产值约1.28亿元。目前，利用亚行贷款的12万Kw瓦斯发电厂正在加紧建设。2、民用燃气：利用专用煤层气运输槽车向城区、矿区及周边城市居民、工业锅炉、CNG清洁能源汽车供气。同时，开工建设矿区西部煤层气产地至东部利用基地的输送管道工程。3、工业用气：向晋城市陶瓷、玻璃等企业提供工业燃料，并计划实施阳城电厂以煤层气代替重油助燃项目。4、积极参与CDM(清洁发展机制)的运
16、作。截止2007年3月，晋城煤业集团井上下共抽采纯瓦斯8.74亿m3，总利用量达4.48亿m3，利用率为40%左右。 五、实施先抽后采和采煤采气一体化的体会通过几年抽采瓦斯的实践，我们明显感到矿井的安全保障能力在不断提高，矿井的潜在能力在不断得到释放。同时随着“采煤采气一体化、地面井下抽采并举”抽采模式的初步成型，公司各级领导和全体员工的治理瓦斯的意识在进一步提高，对“先抽后采”的瓦斯治本措施也有了更深的理解。我公司在构建“先抽后采”、“采煤采气一体化”的瓦斯治理体系过程中遇到了矿业权重叠，地面无法展开大规模预抽；井下抽采工艺复杂，瓦斯抽采治理技术装备研究相对滞后；煤层气开发利用发展缓慢等问题和情况，使一些方案、方法和措施实施困难，希望予以政策上的扶持，以保证矿山瓦斯抽采治理工作的持续推进。在今后的工作中，我们将继续把瓦斯治理放在一切工作的首位，坚持“先抽后采”，抽采与利用并举的方针，坚持采气采煤一体化，认真落实瓦斯治理十二字方针，不断探索，丰富瓦斯抽采工艺方式和手段方法，进一步提升矿井安全保障能力，坚决遏制重特大事故的发生，切实保证煤矿安全生产和职工生命安全，推动本质安全新型矿山的建设。 二00七年四月十日9