?1997年开始,我们开展了开采远程下保护层上向卸压,低抽巷网格式钻孔抽放瓦斯技术研究。试验矿潘一、潘三13-1突出煤层与下伏的11-2层间距平均为77m,煤层倾角平均为7°。11-2煤层厚度平均为1.8m,13-1煤层厚度平均4.2m。保护层开采在考虑对被保护层保护效果同时,也要解决保护层自身开采时的瓦斯治理方法。潘一、潘三矿11-2保护层开采,在13-1煤层底板25m左右布置专用瓦斯抽放岩巷,抽放巷内每间隔30m施工一个抽放钻场,每个钻场布置5个穿层钻孔,钻孔孔底间距30m,扇形布置。在11-2保护层回采同时,抽放13-1卸压瓦斯。现场考察结果:11-2煤层回采后,被保护层13-1煤层透气性增大2880倍,钻孔抽放量增大160倍,煤体瓦斯压力基本测不出来。
?1998年我们又针对高瓦斯煤层群开采,开展了上保护层下向卸压,低抽巷上向网格式钻孔抽放瓦斯技术研究。试验矿新庄孜以非突出煤层B8作为首采保护层,依次开采B7a、B7b 煤层,最后开采受到上保护层采动卸压保护的B6、B4突出煤层。B8煤层开采的同时,在B6、B4煤层底板施工抽放巷,分别向B6、B7a、B7b和B4施工穿层钻孔,抽放并拦截煤层卸压瓦斯。根据卸压层的不同卸压效果,选择抽放方式、确定钻孔布置参数和抽放时机。现场测定,多重开采B8、B7a、B7b 保护层,突出煤层B6、B4透气性增大570倍,单孔抽放量增大40倍。在消除突出威胁的同时,较好地解决了B8煤层回采时的瓦斯治理问题。保护层工作面单产提高33%,突出煤层掘进月单进由30m提高到90m,安全和经济效益显著。
?2001年我们开展了急倾斜煤层开采保护层卸压,低抽巷网格式钻孔抽放瓦斯技术研究。试验矿谢李公司二井煤层赋存变化大,均为急倾斜煤层,局部地区煤层出现倒转。其中B8突出煤层十分松软,掘进过程极易“抽冒”、“淌漏”而诱发突出。通过回采其下伏B9煤层(煤层倾角70°以上),结合在B9煤层底板巷内施工穿层抽放钻孔,解决了B8突出煤层的防突难题,掘进过程煤层硬度显著增大,“抽冒”、“淌漏”现象完全得到控制。
?保护层开采技术的成功应用,实现主采煤层的快速综掘和综合机械化放顶煤开采。潘一矿2121(3)上、下风巷月掘进速度由40~60m提高至200m,工作面回采产量由1700t/d提高至5100t/d。潘三矿1781(3)工作面年单产也由原来不足60万吨,提高到160万吨。淮南保护层开采纳入到矿井年度生产接替安排、采区和水平设计方案中,在矿区的新井设计中也作优先考虑。2003年正在准备或回采的保护层采面有18个,被保护层工作面开采比例达到30%,预计到2007年被保护层工作面开采的比例将达到84%。
突出煤层掘进工作面突出危险隐患是矿区安全的最大障碍,1998年我们由“迎头超前钻孔抽放或排放”卸压措施,逐步强制过渡到“两帮钻场钻孔+迎头钻孔”边抽边掘方法,有效地控制了突出事故。并通过对工作面前方煤体应力分布和瓦斯运移规律的实验研究,进一步规范了这一方法。具体是:迎头施工10~20个钻孔,孔深20m左右;两帮钻场分别施工3~6个孔,孔深40~60m,两帮钻场迈步式布置。迎头钻孔保持5m以上的超前距,帮孔保持10m以上压茬距。通过合理的钻孔布置,使工作面前方50m,巷道两帮20m范围内的煤体均在钻孔控制之下。现场测定,迎头钻孔16h抽出的瓦斯量占有效时间内抽放量的80%,由此规定迎头孔抽放时间为16h,帮孔在掘进过程中保持连续抽放。
采用“两帮钻场钻孔+迎头钻孔”边抽边掘方法,能够有效地探控掘进前方断层等地质情况,有利于及时准确地采取针对性防突措施,避免瓦斯突出事故的发生。同时巷帮长钻孔抽放瓦斯不受掘进施工影响,可有效拦截巷道周边松动煤体向工作面涌出的瓦斯,减少落煤过程中的瓦斯涌出量。近几年高突煤层掘进工作面,基本消除了炮后瓦斯超限现象,突出威胁大大降低。这一方法抽放浓度一般在12%左右,掘进速度一定程度上也受到限制。“十五”攻关期间,在潘一矿试验成功“深孔控制预裂爆破”辅助“两帮钻场钻孔+迎头钻孔”抽放的边抽边掘方法。即在工作面迎头布置3个42mm×10m的爆破孔,通过爆破增加煤体透气性,促使前方应力均化和深移,提高抽放效果。测定单孔瓦斯抽放量可达0.038 m3/min,工作面瓦斯抽放率在25%以上,掘进速度提高48%。目前矿区正在组织推广这一技术。
?为解决保护层开采过程中的局部未受保护块段,以及不具备保护层开采条件的突出煤层工作面综放消突问题。我们加大了顺层钻孔抽放技术攻关。通过研究试验风力排渣和能够有效提高排渣能力的钻机、具等,应用水力扩孔、下向孔深孔预裂爆破技术,顺层钻孔成孔深度由原来30~50m提高到100m以上,抽放率达到30%以上,满足了工作面回采区域预抽瓦斯消除突出危险性的要求。2002年以来,矿区有4个突出煤层块段运用顺层密集钻孔强化抽放技术消除了突出危险性,安全实现放顶煤回采,通过“十五”攻关,这一技术正在得到进一步完善。
? “瓦斯地质结合、管理研究并重”是淮南防突工作的主体思路。2003年矿区以防治煤与瓦斯突出作为瓦斯治理工作的重心,在组织、制度、技术、管理方面采取一系列重大举措。
?掘进工作面防突预测图是以突出煤层瓦斯地质图为基图,要求全面反映掘进工程范围内的煤存赋存、地质构造、瓦斯、巷道布置、防突措施、安全防护设施等静态信息。通过掘进过程中不断获取地质、煤层变化、瓦斯涌出、突出指标、措施执行情况动态资料,及时填绘。掘进工作面防突实现了全方位,全过程,多层次的“动态透明”管理。
?防突预测图是防突“技术、管理、制度”的创新,重点突出“瓦斯地质结合、管理研究并重”的工作思路,完整表达“预测预报、防治措施、效果检验、安全防护”的综合体系,充分体现“齐抓共管,综合治理”的管理思想。
?淮南矿区瓦斯综合治理工作既有行业的共性问题,也有个性问题,具有淮南自身的客观特殊性。就下一步开采条件和环境而言,面临着不可比拟的难度和问题。主要是,开采深度每年以20~50m的速度下延,瓦斯涌出量每年以100m3/min的幅度递增,预计2010年矿区瓦斯涌出量将达1500m3/min以上,主采煤层将全面升级为突出煤层,矿井热害问题日益突出等。对此,我们不敢懈怠。
?按照淮南矿业(集团)公司“建大矿、办大电、做资本”的发展战略,通过10~20年的努力,把淮南建成亿吨级安全高效矿区和华东重要的煤电一体化基地。规划2003年产量3000万吨,2007年产量5000万吨,2010年产量7000万吨,并建成1000万KW能力的火力发电厂,2020年产量1亿吨,发电能力达到2000万KW。我们的认识是淮南的发展在主业,主业的发展在安全,安全的保证在“一通三防”、瓦斯。
为实现淮南矿区的长远发展目标,我们始终把“一通三防”工作放在矿区发展的首要地位,认真贯彻落实国家局十二字方针,切实推进“可保尽保,应抽尽抽”瓦斯治理战略的实施,实现煤与瓦斯共采,安全生产同步发展。
?根据矿区瓦斯综合治理的发展规划,到2007年末瓦斯抽放量达2.2亿m3,抽放率达到45%,突出煤层基本实现保护层开采;2010年瓦斯抽放量3.5亿m3;2020年6亿m3,瓦斯利用率争取达到90%。
在未来的工作中,我们将坚持“以区域防治为主、局部治理相结合,非突出煤层保护突出煤层、弱突出煤层保护强突出煤层,强化抽放”的瓦斯治理技术原则,认真学习和借鉴兄弟单位瓦斯治理的先进经验,密切与科研院校合作,坚持走产、学、研的路子,努力创建拥有自主知识产权的瓦斯治理技术,在瓦斯抽放、综合利用和高瓦斯区域建设安全高效矿井等方面,走出具有淮南特点的新路子。
?在未来的实践中,把以下四个方面作为主攻方向,争取瓦斯治理技术的新突破。
?攻关课题有:松软低透气性突出煤层预测预报新方法的研究、地质构造探测与防突技术及装备研究、非突出煤层转化为突出煤层早期预测及防治技术研究。
?攻关课题有:地面钻井采动抽放瓦斯技术研究、复杂地质条件下煤层大直径排放钻孔技术研究、突出煤层煤巷掘进工作面及石门揭煤快速消突技术研究、超远距离保护层保护效果与范围的考察。
?攻关课题有:急倾斜煤层掩护支架工作面防灭火技术研究、综采(综放)采空区自燃发火的特征及防治技术研究。
?新区开拓延深已达-800m,个别采掘工作面温度超过34℃。随着深部开采的增加,地温热害日渐严重,必须进行深井热害评价及控制技术研究。
?结合以上瓦斯治理工作的重点,我们将进一步加大投入,到2010年规划投入30亿元用于建立健全系统、技术装备、科研工作,希望国家给予“10~15元/吨煤”的瓦斯综合治理专项基金政策支持。
?我们将以此次会议为动力,聚精会神地抓好瓦斯综合治理工作,恳请科技部和国家局继续把“十五”滚动项目放在淮南。我们会加倍努力,不负众望,一定保质保量完成任务,为淮南美好的明天,为促进国民经济的健康发展做出新的贡献。