1.? 前言
??? 瓦斯是与煤炭共同伴生的优质洁净能源,主要成分是甲烷(CH4),是一种宝贵的资源财富。原始状态的瓦斯赋存于煤层或邻近煤层的岩层中,质量比空气轻,具有一定的释放压力。在煤矿开采过程中,随着煤岩层的移动而释放出来,极易引发瓦斯突出、爆炸、燃烧等恶性伤亡事故,是煤矿安全生产的大敌,时常引起重特大瓦斯事的发生。
??? 多年来,铁煤集团公司始终坚持瓦斯治理和利用技术的研究与应用,经过实践,总形成了一整套符合铁法矿区实际的治理瓦斯技术和安全管理理念。那就是全面贯彻“安全第一,预防为主”和“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针,不断实施和创新瓦斯抽放技术,坚持“管理、装备、培训”并重的原则,严格落实“一通三防,责任制,加大安全投入,加大现场瓦斯治理力度,通过强化矿井质量标准化和职工技术培训,夯实安全基础。在治理瓦斯方面取得了理想的效果。回收利用了大量的优质洁净能源,提高了企业经济效益,减少了对大气的污染,保障了煤矿的安全生产。安全生产形势逐年好转,1991至2004年,连续多年杜绝了瓦斯、煤尘等重大恶性事故,百万吨死亡率控制在0.5以下。特别是2002年全年没有发生亡人事故,实现了安全生产的最好水平。
2.铁法矿区概况
??? 铁法煤业(集团)公司是由原铁法矿务局改制而成。始建于1958年,现有8个生产矿井,核定生产能力为年产煤炭2199万t,2004年实际生产煤炭2162万t。集团公司下属有32个子公司和分公司,职工总数为4.5万人。铁法矿区位于辽宁省的北部,距沈阳市100 Km,矿区由铁法、康平、康北3个煤田组成,煤种以长焰煤为主,气煤次之。属低硫、低磷优质动力用煤。铁法煤由地质构造复杂,火层岩侵入频繁,煤层中瓦斯含量较高,所有的煤层均属于高瓦斯易自燃煤层,并有煤与瓦斯突出现象,瓦斯储量为293亿m3。2004年全公司瓦斯绝对涌出量为356.87m3/min,采煤工作面单面绝对瓦斯涌出量最高达138 m3/min。煤层自然发火期为3 -6个月,最短为20天。煤尘有爆炸危险,爆炸指数为41.8%~65.O%。九十年代以前曾发生多起瓦斯爆炸和井下火灾事故,伤亡多人,给人民生命和国家财产造成很大损失。
3.以瓦斯抽放为核心,全面实施瓦斯综合治理技术
??? 瓦斯治理,通风是治标,抽放是治本。伴随着煤炭生产的发展,煤矿开采强度的加大,大量的瓦斯释放出来,给煤矿的安全生产带来极大威胁。为实现安全生产,保障职工的生命安全,降伏瓦斯——这个煤矿开采中最大的安全隐患,在立足瓦斯抽放的基础上,加大了瓦斯综合治理力度。
3.1建立可靠的瓦斯抽放系统
??? 在搞清各煤矿瓦斯地质和瓦斯释放规律的基础上.结合各矿的实际情况,确立了以抽为主,风排为辅的瓦斯治理原则,为各矿建立了可靠的瓦斯抽放系统,现已建成11座瓦斯抽放系统,共安装大功率瓦斯抽放泵37台,井下铺设瓦斯抽放主干管道200多公里。装备了大批瓦斯抽放钻机。并多次对瓦斯抽放系统进行增能力改造,将瓦斯抽放泵改造为大功率抽放泵。配套的抽放主干管径由原来的Φ108~Φ159mm均增加为中299Φ~Φ425mm,使整体抽放能力提高了近3倍以上。???
3.2确定科学的抽放方法,提高瓦斯抽放率
??? 铁法煤田煤系地层属晚侏罗系上部含煤组,共含煤20层,可采12层,可采总厚度平均35 m,最厚达70多米。各煤层均属高等植物形成的腐殖煤,煤层孔隙度较小,煤层中瓦斯主要为吸附瓦斯,吸附瓦斯所占比例为55%~95%。煤层渗透系数为0.1~O.2 m2/(MPa·d),属于低渗透系数煤层。
1992年以来,联合国UNDP组织和亚太经合组织煤层气回收与利用示范项目,在铁法矿区先后获得成功经验的基础上,结合矿区的实际,学习借鉴国内外在治理瓦斯方面的先进技术,使得瓦斯抽放工作得到快速发展。
3.2.1抽放方法多样化
??? 在实践中总结出十多种有效的瓦斯抽放方法,如地面垂直采空区钻井法、井下水平长钻孔抽取法、地面原始煤层压裂井抽取法、井下斜交钻孔法、井下斜交长钻孔下套管法、顶板瓦斯道法、内外错尾巷法、井下回风高位瓦斯道抽取法、采空区密闭抽取法、采空区上隅角埋管抽取法、井下下向孔抽取法、甲烷富集区抽取法、本层预抽法等抽放方法,使瓦斯抽放技术不断创新发展。