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[摘 要]西南地区是我国煤与瓦斯突出与高瓦斯矿井重灾区,开采煤层呈煤层群状态赋存于晚二叠龙潭煤系,由于煤层松软、地应大、渗透率低之缘故,瓦斯抽采难度较大。传统的井下抽采及保护层开采治理瓦斯虽已取得一定成效,但由于技术、装备、手段的限制,难以从根本上消除瓦斯威胁,因此,瓦斯治理还需寻求更加科学、合理、有效的途径。
[关键词]西南地区、煤矿 瓦斯治理 问题 对策 探讨
中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)03-0326-01
1、现状
西南地区煤矿受先天条件制约,井型普遍较小,90万吨以上矿井较少,9-30万吨之间的煤与瓦斯突出矿井较多。
2、存在的主要问题
2.1、技术管理薄弱
2.1.1专业技术人员配备严重不足,缺乏对“地质体”的系统研究
西南地区地质构造比较复杂,矿井勘探只对大中型构造及煤层稳定性有了初步控制。因专业技术人员少,生产过程中,针对矿区构造发育情况,包括煤岩结构、瓦斯含量、压力、透气性,顶底板特征,围岩组合特征、地应力及其发展演变规律的系统研究,非常欠缺;对矿井各煤层、各区域受瓦斯威胁程度进行的分区、分级还处于比较初浅的水平;没有建立相对完善的预测预报与治理体系,处理措施存在缺陷,隐患不能及时消除;大量小型褶曲和隐伏断裂构造的存在,导致误穿构造、误入煤层的情况时有发生。
2.1.2、设计针对性不强、系统布置不合理
因系统研究不够,依据不充分,沿用老标准,煤矿瓦斯抽采设计(包括保护层选择及各煤层开采顺序)缺乏针对性。缺乏对隐蔽致灾因数的系统分析研究,忽视了不可采、非突出煤层因采掘活动引起条件转变,可能给安全生产带来的危害。在抽采巷道设计布置上主要考虑钻场布置方便、钻尺节省,未注重安全岩柱的留设。
某国有矿在布设底板瓦斯抽采巷时,将底板瓦斯抽放巷布置在距上覆K1(12号)煤层仅5m左右的茅口灰岩中,12号煤层厚0.5-0.8m,为非突出煤层。巷道施工过程中,因爆破震动、顶板下沉,致使煤层变松散、瓦斯陆续解吸,积存于巷道顶板之上。在巷道掘进80m,因铝土岩变薄至0.3m,巷道顶部灰岩仅剩0.5m时,顶板突然断裂、大面积垮冒,导致煤与瓦斯集中涌出,酿成死亡2人、伤3人的瓦斯事故。
2.1.3、评价体系不健全
瓦斯抽采及保护层保护效果检验缺乏科学、严密的指标评价体系,通常利用抽(采)前后瓦斯相对含量的比较,计算抽采率,对抽采钻孔之间薄弱部位、构造及采掘形成的特殊异常区域的分析、验证不够。
2.2、施工不够专业、规范,现场控制不力
大部分矿井按要求设立了专门防突队伍,负责抽采钻孔施工,但由于瓦斯地质及防突专业技术人员配备不足,钻孔施工方位、倾角、钻孔深度及所达到的层间位置通常由工人或队管人员来掌握;没有配套采用物探手段进行预测、验证,导致其准确性不够;出现异常情况不能及时反映并正确处理;圖表反映的数据与实际存在差距,效果“失真”。
2.3、部门联系不紧密、业务保安差、监管不到位
煤矿各部门之间业务、职责截然分开,缺乏相互间的资料共用、信息共享,工作统筹协调较差。就在2.1.2所述事故案例中,布置瓦斯抽放巷前,已经在紧邻12号煤层5m左右位置(违规)顺层布置了一条底板联络巷,施工了大量瓦斯抽采钻孔,巷道与12号煤层间距离、12号煤层煤厚、瓦斯情况已有实际揭露资料;而抽放巷开口没有专门研究,开口层位及位置随意确定,施工中未按规定编录、检测、预报。专业技术与安全监管部门间缺乏沟通,没有认真履职,监管很不到位。
2.4、机械执行相关规定,对动态因素分析研究不够
多数矿井在对平均0.3m以上不可采煤层突出危险性开展评估,评估结果显示煤层没有突出危险性之后,就不再对该煤层采取措施;在保护层开采、保护范围与未受保护“煤柱”范围划定之后,对“煤柱”会采取排放、抽采等消突措施,但往往对邻近区域安全环境因素综合分析不够,防范措施不到位。
某国有煤矿上水平留设宽近100m的河床保护(同时兼做矿井隔离)煤柱,下水平两矿间按规定留设了40m隔离煤柱,上下“煤柱”呈“T”型结构。因回风巷位处保护范围边缘,煤矿在风巷掘进期间,向“煤柱”体施工了瓦斯排放孔(早年、抽采尚不普及,以排放为主),通过消突效果检验,风巷顺利施工到位。但在工作面回采工程中,刚推采20多米,初次来压即发生重大煤与瓦斯突出事故。其主要原因在于,周边区域都已开采,“煤柱”成为孤岛,导致应力集中;而特殊的“T”型结构,致使荷载失衡,重力以力矩形式作用于“煤柱”上,在顶板初次来压和集中应力的联合作用下,“煤柱”被压垮,导致煤与瓦斯突出。
2.5、重大技术难题科技攻关力度不够
煤矿瓦斯治本之策在于通过超前预抽,降低瓦斯浓度、瓦斯压力。地面预抽又远比井下安全。因此,具备条件煤矿,预先实施地面瓦斯抽采,将先期开采的保护层、主要被保护层的瓦斯浓度和瓦斯压力降至突出临界值以下,无疑是最为可靠的;不具备地面抽采条件的矿井,也应在进入煤层前,在留有足够安全岩柱的情况下,在煤层顶(底)办实施预抽,消突效果达到之后,才能进入煤层采掘。
因“煤层薄、渗透率低、难抽、风险大、亏损严重”的印象根深蒂固,西南地区还没有煤矿实施规模化的地面瓦斯抽采(只有少数煤矿正进行相关实验)。在经济形势异常严峻的情况下,缺乏资金、技术支持,多数煤矿惧怕风险,没有心思动。因此,仍多采用传统的井下穿层与顺层抽采模式。传统的瓦斯治理方式成本高昂,基本在吨煤90-110元之间,效果也不尽如人意,瓦斯超限仍较普遍,瓦斯事故未能有效抑制。
3、防治对策
3.1、提高认识,加大投入--思想重视
[关键词]西南地区、煤矿 瓦斯治理 问题 对策 探讨
中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)03-0326-01
1、现状
西南地区煤矿受先天条件制约,井型普遍较小,90万吨以上矿井较少,9-30万吨之间的煤与瓦斯突出矿井较多。
2、存在的主要问题
2.1、技术管理薄弱
2.1.1专业技术人员配备严重不足,缺乏对“地质体”的系统研究
西南地区地质构造比较复杂,矿井勘探只对大中型构造及煤层稳定性有了初步控制。因专业技术人员少,生产过程中,针对矿区构造发育情况,包括煤岩结构、瓦斯含量、压力、透气性,顶底板特征,围岩组合特征、地应力及其发展演变规律的系统研究,非常欠缺;对矿井各煤层、各区域受瓦斯威胁程度进行的分区、分级还处于比较初浅的水平;没有建立相对完善的预测预报与治理体系,处理措施存在缺陷,隐患不能及时消除;大量小型褶曲和隐伏断裂构造的存在,导致误穿构造、误入煤层的情况时有发生。
2.1.2、设计针对性不强、系统布置不合理
因系统研究不够,依据不充分,沿用老标准,煤矿瓦斯抽采设计(包括保护层选择及各煤层开采顺序)缺乏针对性。缺乏对隐蔽致灾因数的系统分析研究,忽视了不可采、非突出煤层因采掘活动引起条件转变,可能给安全生产带来的危害。在抽采巷道设计布置上主要考虑钻场布置方便、钻尺节省,未注重安全岩柱的留设。
某国有矿在布设底板瓦斯抽采巷时,将底板瓦斯抽放巷布置在距上覆K1(12号)煤层仅5m左右的茅口灰岩中,12号煤层厚0.5-0.8m,为非突出煤层。巷道施工过程中,因爆破震动、顶板下沉,致使煤层变松散、瓦斯陆续解吸,积存于巷道顶板之上。在巷道掘进80m,因铝土岩变薄至0.3m,巷道顶部灰岩仅剩0.5m时,顶板突然断裂、大面积垮冒,导致煤与瓦斯集中涌出,酿成死亡2人、伤3人的瓦斯事故。
2.1.3、评价体系不健全
瓦斯抽采及保护层保护效果检验缺乏科学、严密的指标评价体系,通常利用抽(采)前后瓦斯相对含量的比较,计算抽采率,对抽采钻孔之间薄弱部位、构造及采掘形成的特殊异常区域的分析、验证不够。
2.2、施工不够专业、规范,现场控制不力
大部分矿井按要求设立了专门防突队伍,负责抽采钻孔施工,但由于瓦斯地质及防突专业技术人员配备不足,钻孔施工方位、倾角、钻孔深度及所达到的层间位置通常由工人或队管人员来掌握;没有配套采用物探手段进行预测、验证,导致其准确性不够;出现异常情况不能及时反映并正确处理;圖表反映的数据与实际存在差距,效果“失真”。
2.3、部门联系不紧密、业务保安差、监管不到位
煤矿各部门之间业务、职责截然分开,缺乏相互间的资料共用、信息共享,工作统筹协调较差。就在2.1.2所述事故案例中,布置瓦斯抽放巷前,已经在紧邻12号煤层5m左右位置(违规)顺层布置了一条底板联络巷,施工了大量瓦斯抽采钻孔,巷道与12号煤层间距离、12号煤层煤厚、瓦斯情况已有实际揭露资料;而抽放巷开口没有专门研究,开口层位及位置随意确定,施工中未按规定编录、检测、预报。专业技术与安全监管部门间缺乏沟通,没有认真履职,监管很不到位。
2.4、机械执行相关规定,对动态因素分析研究不够
多数矿井在对平均0.3m以上不可采煤层突出危险性开展评估,评估结果显示煤层没有突出危险性之后,就不再对该煤层采取措施;在保护层开采、保护范围与未受保护“煤柱”范围划定之后,对“煤柱”会采取排放、抽采等消突措施,但往往对邻近区域安全环境因素综合分析不够,防范措施不到位。
某国有煤矿上水平留设宽近100m的河床保护(同时兼做矿井隔离)煤柱,下水平两矿间按规定留设了40m隔离煤柱,上下“煤柱”呈“T”型结构。因回风巷位处保护范围边缘,煤矿在风巷掘进期间,向“煤柱”体施工了瓦斯排放孔(早年、抽采尚不普及,以排放为主),通过消突效果检验,风巷顺利施工到位。但在工作面回采工程中,刚推采20多米,初次来压即发生重大煤与瓦斯突出事故。其主要原因在于,周边区域都已开采,“煤柱”成为孤岛,导致应力集中;而特殊的“T”型结构,致使荷载失衡,重力以力矩形式作用于“煤柱”上,在顶板初次来压和集中应力的联合作用下,“煤柱”被压垮,导致煤与瓦斯突出。
2.5、重大技术难题科技攻关力度不够
煤矿瓦斯治本之策在于通过超前预抽,降低瓦斯浓度、瓦斯压力。地面预抽又远比井下安全。因此,具备条件煤矿,预先实施地面瓦斯抽采,将先期开采的保护层、主要被保护层的瓦斯浓度和瓦斯压力降至突出临界值以下,无疑是最为可靠的;不具备地面抽采条件的矿井,也应在进入煤层前,在留有足够安全岩柱的情况下,在煤层顶(底)办实施预抽,消突效果达到之后,才能进入煤层采掘。
因“煤层薄、渗透率低、难抽、风险大、亏损严重”的印象根深蒂固,西南地区还没有煤矿实施规模化的地面瓦斯抽采(只有少数煤矿正进行相关实验)。在经济形势异常严峻的情况下,缺乏资金、技术支持,多数煤矿惧怕风险,没有心思动。因此,仍多采用传统的井下穿层与顺层抽采模式。传统的瓦斯治理方式成本高昂,基本在吨煤90-110元之间,效果也不尽如人意,瓦斯超限仍较普遍,瓦斯事故未能有效抑制。
3、防治对策
3.1、提高认识,加大投入--思想重视