冀中能源峰峰集團(tuán)礦井瓦斯綜合治理體系建設(shè)

孟憲營(yíng)

（冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司，河北 邯鄲056107）

礦井瓦斯災(zāi)害是威脅煤礦安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一[1]，它可以致人窒息死亡，也可以導(dǎo)致燃燒、爆炸事故而摧毀礦井設(shè)備與設(shè)施，發(fā)生噴出或者突出事故而造成大量人員傷亡。峰峰礦區(qū)是河北省范圍內(nèi)煤礦瓦斯災(zāi)害最為嚴(yán)重的區(qū)域[2]，所屬11 對(duì)礦井中有6 對(duì)為突出礦井和2 對(duì)高瓦斯礦井。因此瓦斯綜合治理工作是峰峰礦區(qū)安全工作中的重中之重。峰峰集團(tuán)經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)采后很多礦井進(jìn)入到了深部開(kāi)采，部分礦井開(kāi)采深度達(dá)1 000 m。同時(shí)受限于峰峰礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，保護(hù)層開(kāi)采難度大，再加上主采煤層透氣性低，影響了礦井安全高效生產(chǎn)和采掘接替。近年來(lái)峰峰集團(tuán)通過(guò)對(duì)瓦斯防治理論研究和工程實(shí)踐，逐步建立了一套瓦斯綜合治理體系，通過(guò)不斷的完善治理體系，科學(xué)的防治瓦斯，確保了礦井的安全高效生產(chǎn)。

1 冀中能源峰峰集團(tuán)礦井概況

冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司位于河北省邯鄲市，前身是1949 年建局的峰峰礦務(wù)局。經(jīng)過(guò)60 多年的發(fā)展，峰峰集團(tuán)已發(fā)展成為集采選、電力、焦化、煤化工、建材等為一體的特大型煤炭企業(yè)，本部礦井煤炭年產(chǎn)量約1 600 萬(wàn)t。峰峰集團(tuán)所屬礦井位于峰峰礦區(qū)，峰峰礦區(qū)位于邯鄲市西部及西南部，行政區(qū)劃屬于峰峰礦區(qū)、磁縣、武安市。峰峰礦區(qū)地理位置位于太行山東部邊緣，煤層發(fā)育時(shí)代為石炭-二疊系，地質(zhì)構(gòu)造條件及水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜。礦區(qū)內(nèi)有2#、4#、6#、7#、8#、9#6 層可采煤層，其中7#、8#、9#煤層和深部6#煤層受煤層基底厚約600 m 的奧灰含水層水威脅不能開(kāi)采，現(xiàn)只開(kāi)采2#、4#和淺部6#煤層。本部現(xiàn)有生產(chǎn)礦井11 對(duì)，其中煤與瓦斯突出礦井6 對(duì)，高瓦斯礦井2 對(duì)，突出礦井占1/2 以上。礦井煤層瓦斯含量為2～22 m3/t，瓦斯壓力為0.1～1.5 MPa，瓦斯涌出絕對(duì)量260 m3/min 左右。隨著采深的繼續(xù)加大，瓦斯含量和壓力也隨之增加。

2 瓦斯綜合治理體系建設(shè)

2.1 以強(qiáng)化瓦斯抽采為重點(diǎn)的瓦斯治理體系

隨著峰峰集團(tuán)各礦井采深的不斷延深，受奧灰水及地質(zhì)構(gòu)造影響，突出礦井4#煤層保護(hù)層工作面將逐步不可采，深部地區(qū)將成為峰峰集團(tuán)下一步瓦斯治理的重點(diǎn)及難點(diǎn)。為了應(yīng)對(duì)瓦斯治理難點(diǎn)，逐步形成了以強(qiáng)化瓦斯抽采為重點(diǎn)的瓦斯治理體系，即：突出礦井具備保護(hù)層工作面開(kāi)采條件的地區(qū)，必須嚴(yán)格落實(shí)保護(hù)層開(kāi)采瓦斯治理模式[3]，并對(duì)上覆突出煤層工作面進(jìn)行瓦斯抽采。對(duì)突出礦井2#煤層深部地區(qū)不具備保護(hù)層工作面開(kāi)采條件的，嚴(yán)格落實(shí)頂（底）板瓦斯治理巷的瓦斯治理模式，并要求頂（底）板瓦斯治理巷道必須貫穿整個(gè)開(kāi)采塊段。逐步形成“一面多巷”的工作面布置方式，以滿足2#煤層工作面的瓦斯抽采需要。為開(kāi)展以強(qiáng)化瓦斯抽采為重點(diǎn)的瓦斯治理體系工作，主要采取以下瓦斯治理措施：

1）大力推進(jìn)保護(hù)層開(kāi)采。突出礦井具備保護(hù)層工作面開(kāi)采條件的地區(qū)，必須進(jìn)行保護(hù)層開(kāi)采。保護(hù)層工作面實(shí)現(xiàn)了沿空留巷“Y”型通風(fēng)，取消了階段煤柱，利用留巷進(jìn)行瓦斯抽采，取得了很好的效果。同時(shí)推廣在保護(hù)層工作面兩巷施工網(wǎng)格式走向穿層長(zhǎng)鉆孔抽采卸壓瓦斯的技術(shù)[4-6]，解決保護(hù)層開(kāi)采期間工作面瓦斯超限問(wèn)題，同時(shí)也通過(guò)對(duì)卸壓瓦斯的抽采，解決被保護(hù)層的煤與瓦斯突出問(wèn)題，最大限度地降低被保護(hù)層的噸煤瓦斯含量，保證被保護(hù)層開(kāi)采期間的安全。8469 兩巷施工網(wǎng)格式走向穿層長(zhǎng)鉆孔后，能及時(shí)截抽上覆大煤卸壓瓦斯，瓦斯抽采濃度為40%～90%，瓦斯抽采量平均為10～15 m3/min，最高達(dá)到17 m3/min。工作面上隅角瓦斯?jié)舛葹?.1%～0.3%，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛葹?.1%～0.2%，其上覆2 號(hào)煤層殘存瓦斯含量為5.05 m3/t，瓦斯治理效果非常明顯。

2）“一面多巷”瓦斯綜合治理。突出礦井2#煤層深度地區(qū)不具備保護(hù)層工作面開(kāi)采條件的，嚴(yán)格落實(shí)頂（底）板瓦斯治理巷的瓦斯治理模式。逐步形成“一面多巷”的工作面布置方式。根據(jù)工作面長(zhǎng)度布置1～2 條底板瓦斯治理巷，并在底板巷中施工穿層鉆孔抽采瓦斯；工作面布置2 條煤巷，施工順層鉆孔；在工作面頂板布置頂抽巷，用于抽采卸壓瓦斯。該技術(shù)在峰峰集團(tuán)九龍礦15249S 工作面實(shí)施，九龍礦15249S 工作面“一面四巷”布置圖如圖1。工作面設(shè)計(jì)走向779 m，傾向159 m，在底板巷的巷道內(nèi)施工穿層鉆孔，鉆孔間距6 m，每組鉆孔8～12 個(gè)。經(jīng)過(guò)底板巷抽采，殘存瓦斯含量降至4 m3/t 左右，基本解決了煤與瓦斯突出問(wèn)題，保證工作面正?；夭伞?/p>

圖1 九龍礦15249S 工作面“一面四巷”布置圖Fig.1 Layout of“one side and four lanes”in 15249S working face of Jiulong Mine

3）礦井瓦斯抽采精細(xì)化示范礦井建設(shè)。為了提高瓦斯抽采效果，峰峰集團(tuán)本部所屬高瓦斯、突出礦井均制定了瓦斯抽采精細(xì)化示范礦井建設(shè)方案，從制度、裝備、技術(shù)、考核等方面進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，在制度方面：建立健全礦井瓦斯抽采專業(yè)機(jī)構(gòu)及管理制度，增加了獎(jiǎng)懲考核項(xiàng)目；在裝備方面：增加了千米定向鉆機(jī)、履帶式大功率鉆機(jī)、水力沖孔成套裝備、惰性氣體爆破成套設(shè)備、隨鉆測(cè)斜裝備等先進(jìn)裝備，進(jìn)一步提高機(jī)械化水平；在技術(shù)方面：采用了定向長(zhǎng)鉆孔瓦斯抽采[7-8]、水力沖孔增透[9-10]、惰性氣體爆破預(yù)裂[11]、“兩堵一注”封孔等先進(jìn)的抽采技術(shù)成果，取得了良好的抽采效果；在考核方面：所屬高瓦斯、突出礦井均建設(shè)了鉆孔施工視頻監(jiān)控系統(tǒng)，確保鉆孔施工到位，同時(shí)建成了抽采效果自動(dòng)評(píng)判系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)消突效果的自動(dòng)評(píng)價(jià)。

4）回采工作面瓦斯綜合治理技術(shù)的應(yīng)用。為了解決回采工作面瓦斯問(wèn)題，現(xiàn)峰峰集團(tuán)采用高位鉆孔抽采技術(shù)和上隅角隔離墻+預(yù)留管采空區(qū)抽采技術(shù)相結(jié)合的綜合治理措施?；夭晒ぷ髅嫱咚咕C合治理技術(shù)如圖2。高位鉆孔抽采技術(shù)主要在運(yùn)料巷下幫，沿走向方向上約50 m 布置1 個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)鉆孔成扇形布置，布置10～20 個(gè)高位鉆孔。終孔位置分3 列布置，第1 列鉆孔壓茬前一鉆場(chǎng)50 m，第2 列鉆孔壓茬前一鉆場(chǎng)30 m，第3 列鉆孔壓茬前一鉆場(chǎng)10 m。上隅角隔離墻+預(yù)留管采空區(qū)抽采技術(shù)指在工作面上隅角未放頂前，把上隅角及回風(fēng)巷浮煤清理干凈，將管徑不低于φ300～φ500 mm 的管路布置在采空區(qū)側(cè)巷道上幫，每隔20 m 左右安裝1個(gè)抽采用“蓮蓬頭”，擺設(shè)木垛進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)工作面推過(guò)第1 個(gè)管路的“蓮蓬頭”埋壓3～5 m 時(shí)開(kāi)始抽采，及時(shí)調(diào)整抽采流量和負(fù)壓，可較好地解決工作面回風(fēng)流和上隅角局部瓦斯超限問(wèn)題。技術(shù)在多個(gè)礦井使用，以羊東礦8269 工作面為例，抽采瓦斯?jié)舛?0%～40%，純量達(dá)到6～8 m3/min，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛缺３衷?.3%左右，確保了工作面安全高效回采。

圖2 回采工作面瓦斯治理技術(shù)Fig.2 Gas control technology of working face

5）頂板走向水平長(zhǎng)鉆孔抽采技術(shù)。頂板走向水平長(zhǎng)鉆孔抽采技術(shù)采用全液壓定向鉆機(jī)在距離巷幫35 m，高度距頂板約17 m 的砂巖層位置施工多個(gè)長(zhǎng)達(dá)300～400 m 的長(zhǎng)鉆孔進(jìn)行抽采。以大淑村礦172107 工作面為例，在172107 工作面煤層頂板上覆巖層的裂隙帶施工4 個(gè)高位定向鉆孔，頂板走向水平長(zhǎng)鉆孔抽采技術(shù)如圖3。采用走向水平長(zhǎng)鉆孔后，抽采量穩(wěn)定在2.5～4.2 m3/min，并且抽采量能保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，不出現(xiàn)高頂鉆場(chǎng)周期性衰減情況。

圖3 頂板走向水平長(zhǎng)鉆孔抽采技術(shù)Fig.3 Strike horizontal long borehole extraction technology in roof

2.2 “一礦一策、一面一策”管理體系

峰峰集團(tuán)建立的了以強(qiáng)化“一礦一策、一面一策”為重點(diǎn)的管理體系，瓦斯治理管理體系包括礦井“一礦一策、一面一策”系列管理和“雙級(jí)管控”模式。瓦斯治理管理體系如圖4。

圖4 瓦斯治理管理體系Fig.4 Gas control management system

2.2.1 礦井“一礦一策、一面一策”管理

峰峰集團(tuán)所屬本部高瓦斯、突出礦井均按要求編制了“一礦一策、一面一策”瓦斯治理工作方案，集團(tuán)公司以正式公文予以批復(fù)，細(xì)化了礦井年度瓦斯治理工作目標(biāo)，并將各項(xiàng)任務(wù)按月分解，集團(tuán)公司進(jìn)行月度調(diào)度、季度考核，明確了礦長(zhǎng)為瓦斯治理工作第一責(zé)任人，通風(fēng)副礦長(zhǎng)為瓦斯治理現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)管理第一責(zé)任人的管理制度。每季度對(duì)各礦井執(zhí)行情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)督導(dǎo)檢查，對(duì)完成較好單位黨政正職和副總師以上相關(guān)人員給予獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)未完成計(jì)劃指標(biāo)的進(jìn)行處罰。每一季度組織突出礦井召開(kāi)防突例會(huì)和一通三防總工例會(huì)，對(duì)防突措施落實(shí)情況進(jìn)行會(huì)診。

2.2.2 “雙級(jí)管控”模式

建立公司和礦井兩級(jí)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控和隱患排查制度。在風(fēng)險(xiǎn)管控方面：集團(tuán)公司每月度搜集各礦井存在的風(fēng)險(xiǎn)情況，特別關(guān)注石門(mén)揭煤、采掘應(yīng)力集中區(qū)、過(guò)斷層、巷道貫通、工作面初采初放等風(fēng)險(xiǎn)較高地點(diǎn)，制定風(fēng)險(xiǎn)管控措施，要求礦井在人員、技術(shù)、措施、資金、時(shí)限五方面積極落實(shí)。礦井在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排查后，結(jié)合集團(tuán)公司下達(dá)的風(fēng)險(xiǎn)提示，確保做到管控措施“五到位”。

在隱患排查方面：公司每季度開(kāi)展“一通三防”專業(yè)業(yè)務(wù)保安考核工作，并專門(mén)制定了考核工作標(biāo)準(zhǔn)。排查內(nèi)容主要包含“一通三防”各系統(tǒng)情況，瓦斯治理制度完善情況，措施的落實(shí)情況，是否出現(xiàn)重大隱患等，通過(guò)對(duì)上述內(nèi)容的排查確保制定的瓦斯治理措施落實(shí)到位。同時(shí)開(kāi)展每周“剖析診斷”2 個(gè)礦井，對(duì)礦井存在的突出問(wèn)題進(jìn)行分析，并督導(dǎo)礦井整改。

礦井每周開(kāi)展“一通三防”專業(yè)檢查，每周由礦總工程師組織通風(fēng)、生產(chǎn)、技術(shù)、安全等部門(mén)對(duì)井下所有地區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)的排查。對(duì)本周排查出現(xiàn)的隱患和問(wèn)題制定整改措施，及時(shí)解決。同時(shí)礦井必須每天開(kāi)展通風(fēng)瓦斯日分析，每天由總工程師或通風(fēng)副總組織各部門(mén)對(duì)當(dāng)天的通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯變化趁勢(shì)、抽采情況、瓦斯地質(zhì)情況、自然發(fā)火情況、安全監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行分析，超前采取措施，預(yù)防事故發(fā)生。

通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控和兩級(jí)隱患排查減少了“一通三防”隱患，確保了“一礦一策、一面一策”措施的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

2.3 管理考核體系

各礦井均按要求建立健全了各級(jí)管理人員瓦斯治理工作責(zé)任落實(shí)和相關(guān)崗位員工規(guī)范操作的管理考核體系；明確了各級(jí)管理人員的責(zé)任劃分及相關(guān)崗位員工的正規(guī)操作，細(xì)化了瓦斯治理各項(xiàng)工作的考核目標(biāo)及獎(jiǎng)懲制度。重點(diǎn)對(duì)高瓦斯、突出礦井瓦斯治理“一礦一策、一面一策”現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行情況進(jìn)行考核獎(jiǎng)勵(lì)，并對(duì)保護(hù)層工作面開(kāi)采面積、瓦斯抽采利用發(fā)電量、通風(fēng)巷道整修降阻工程、頂（底）板瓦斯治理巷、瓦斯抽采精細(xì)化建設(shè)、安全監(jiān)控系統(tǒng)管理及瓦斯超限特別規(guī)定等8 個(gè)方面進(jìn)行細(xì)化考核。

1）保護(hù)層工作面開(kāi)采面積考核。突出礦井嚴(yán)格按集團(tuán)公司季度下發(fā)保護(hù)層面積開(kāi)采計(jì)劃，完成季度計(jì)劃指標(biāo)時(shí)，集團(tuán)公司按如下標(biāo)準(zhǔn)給予獎(jiǎng)勵(lì)：煤厚在1.3 m 以上時(shí)，每平方米獎(jiǎng)勵(lì)40 元；煤厚在1.1～1.3 m 時(shí)，每平方米獎(jiǎng)勵(lì)50 元；煤厚在1.1 m 以下時(shí)，每平方米獎(jiǎng)勵(lì)60 元。對(duì)季度未完成保護(hù)層開(kāi)采計(jì)劃的礦井不予獎(jiǎng)勵(lì)，并給予處罰，罰款金額為：（季度計(jì)劃保護(hù)層開(kāi)采面積-實(shí)際開(kāi)采面積）×每平方米獎(jiǎng)勵(lì)金額/2。

2）瓦斯抽采利用發(fā)電量考核。為實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯抽采利用最大化，集團(tuán)公司對(duì)抽采礦井實(shí)行抽采瓦斯量、利用量及抽采率執(zhí)行季度考核。礦井完成集團(tuán)公司下達(dá)的季度瓦斯抽采量、利用量及抽采率計(jì)劃的前提下，集團(tuán)公司按照以下標(biāo)準(zhǔn)給予工資獎(jiǎng)勵(lì)：按瓦斯利用發(fā)電量進(jìn)行考核獎(jiǎng)勵(lì)，每1 kWh 獎(jiǎng)勵(lì)0.1 元。對(duì)季度未完成計(jì)劃的礦井不予獎(jiǎng)勵(lì)并給予處罰，罰款金額為：（季度計(jì)劃發(fā)電量-實(shí)際完成發(fā)電量）×0.1 元/kWh。

3）通風(fēng)巷道整修降阻工程考核。集團(tuán)公司根據(jù)礦井年初通風(fēng)巷道整修及降阻計(jì)劃執(zhí)行季度驗(yàn)收、考核制，對(duì)按計(jì)劃完成通風(fēng)巷道整修（擴(kuò)整至原巷道斷面2/3）的，集團(tuán)公司將按每米500 元標(biāo)準(zhǔn)給予獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)季度未完成計(jì)劃的礦井不予補(bǔ)貼。并給予處罰，罰款金額為：（季度計(jì)劃工程量-實(shí)際完成工程量）×每米獎(jiǎng)勵(lì)金額/2。

4）頂（底）板瓦斯治理巷考核。高瓦斯、突出礦井須按集團(tuán)公司年度、季度下發(fā)的頂（底）板瓦斯抽采巷工程計(jì)劃進(jìn)行安排作業(yè)。礦井完成集團(tuán)公司每季度計(jì)劃指標(biāo)，集團(tuán)公司將按每米3 000 元標(biāo)準(zhǔn)給予補(bǔ)貼，對(duì)季度未完成計(jì)劃的礦井不予補(bǔ)貼。并給予處罰，罰款金額為：（季度計(jì)劃工程量-實(shí)際完成工程量）×每米獎(jiǎng)勵(lì)金額/2。

5）瓦斯抽采精細(xì)化建設(shè)考核。每季度根據(jù)集團(tuán)公司對(duì)礦井瓦斯抽采系統(tǒng)抽檢、驗(yàn)收及通防業(yè)務(wù)考核等檢查情況，對(duì)瓦斯抽采礦井抽采精細(xì)化工作進(jìn)行考核，季度末根據(jù)檢查問(wèn)題、瓦斯抽采及利用完成等情況對(duì)各瓦斯抽采礦井瓦斯抽采精細(xì)化工作進(jìn)行打分、排名，并兌現(xiàn)獎(jiǎng)懲：第1 名20 萬(wàn)元、第2 名15萬(wàn)元、第3 名10 萬(wàn)元；對(duì)瓦斯抽采精細(xì)化考核得分低于80 分的礦井，罰款5 萬(wàn)元；未完成季度瓦斯抽采及利用量的礦井不列入獎(jiǎng)勵(lì)范圍內(nèi)。

6）安全監(jiān)控系統(tǒng)管理考核。強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控設(shè)備、線路管理，保證監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行正常，集團(tuán)公司將對(duì)安全監(jiān)控設(shè)備故障率（包括斷線、誤報(bào)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)誤差大于標(biāo)定值及系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)中斷超過(guò)5 min）及安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行季度驗(yàn)收考核；季度末，集團(tuán)公司對(duì)礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)情況進(jìn)行考核排名，兌現(xiàn)獎(jiǎng)懲。

7）啟封密閉瓦斯排放考核。為杜絕瓦斯窒息事故，私自啟封、違規(guī)排放，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，集團(tuán)公司對(duì)啟封密閉瓦斯排放工作進(jìn)行過(guò)程管控、半年考核?？己藰?biāo)準(zhǔn)：礦井每安全完成1 次啟封密閉瓦斯排放工作，對(duì)礦井獎(jiǎng)勵(lì)2 萬(wàn)元（累計(jì)計(jì)算）；對(duì)私自啟封、違章排放的，按相關(guān)規(guī)定追究處理。

8）強(qiáng)化礦井瓦斯超限考核。為了遏制礦井發(fā)生瓦斯超限事故，實(shí)現(xiàn)瓦斯“零超限”目標(biāo)，特制定了《強(qiáng)化礦井瓦斯超限事故管理特別規(guī)定》對(duì)瓦斯超限事故進(jìn)行管理和考核。大力獎(jiǎng)勵(lì)未發(fā)生瓦斯超限事故的礦井，對(duì)發(fā)生瓦斯超限的礦井除進(jìn)行罰款外，瓦斯超限濃度較大時(shí)對(duì)責(zé)任主管副總工程師、主管副職給予免職等處分，同時(shí)根據(jù)事故情節(jié)對(duì)黨政主要負(fù)責(zé)人、分管安全領(lǐng)導(dǎo)給予記過(guò)、降職、免職等處理。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)建立健全所屬礦井瓦斯綜合治理體系，形成了具有峰峰礦區(qū)特色的瓦斯防治體系。峰峰集團(tuán)堅(jiān)持“通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位”的瓦斯治理理念，強(qiáng)化以瓦斯抽采為重點(diǎn)的治理體系、以“一礦一策、一面一策”為重點(diǎn)的管理體系、以各級(jí)管理人員責(zé)任落實(shí)和相關(guān)崗位員工規(guī)范操作為重點(diǎn)的考核體系建設(shè)。確保實(shí)現(xiàn)瓦斯“零超限”、煤層“零突出”、煤層“零自燃”目標(biāo)。瓦斯綜合治理是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工程，集團(tuán)公司將積極學(xué)習(xí)新的防治經(jīng)驗(yàn)，采用最新的瓦斯治理科學(xué)技術(shù)和裝備，推動(dòng)瓦斯治理水平進(jìn)一步提高。