【正文】 8年12月份通過驗收，生產(chǎn)年限短，瓦斯治理管理規(guī)章制度需要進(jìn)一步完善，特別是具體的瓦斯治理工程沒有建立對應(yīng)的企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，無法保證瓦斯治理工程施工的制度化與科學(xué)化。數(shù)據(jù)顯示，在我國的煤炭事故中70%以上是瓦斯事故，因此，對瓦斯突出、瓦斯爆炸的預(yù)測及防治一直是煤礦安全的工作重點。因此，需按照“通風(fēng)可靠，抽采達(dá)標(biāo)，監(jiān)控有效，管理到位”的十六字工作體系，樹立“區(qū)域性瓦斯治理先行，局部瓦斯治理為補(bǔ)充”的瓦斯治理理念，形成某瓦斯綜合治理技術(shù)體系，達(dá)到“抽、掘、采”平衡，實現(xiàn)瓦斯利用最大化，最終建成瓦斯綜合治理與利用的示范礦井。將建成全國第一家礦井乏風(fēng)瓦斯發(fā)電站，對我國煤礦通風(fēng)瓦斯綜合開發(fā)利用具有重要的示范和帶動作用。某煤礦員工的高學(xué)歷、高素質(zhì)是實施瓦斯示范礦井的基礎(chǔ)。 示范工程建設(shè)的工作目標(biāo)樹立“瓦斯治理是安全生產(chǎn)的前提，瓦斯治理的根本是瓦斯抽采”的意識，堅持“高投入、高素質(zhì)、嚴(yán)管理、強(qiáng)技術(shù)、重責(zé)任”的瓦斯治理原則。2）提升裝備水平，實現(xiàn)多措并舉、應(yīng)抽盡抽、抽采平衡，改造灌漿站系統(tǒng)和建成四套制氮防滅火系統(tǒng)。 示范工程建設(shè)的工作內(nèi)容1）健全瓦斯治理責(zé)任制和技術(shù)管理體系為保障瓦斯治理規(guī)劃的制定、組織和實施，建立以礦業(yè)公司總經(jīng)理為安全生產(chǎn)第一責(zé)任人的瓦斯治理責(zé)任體系，制定和完善瓦斯治理的各項規(guī)章制度。經(jīng)過通風(fēng)系統(tǒng)改造整合，到2009年底，礦井通風(fēng)阻力滿足《煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件》（AQ10282006）的要求。一是對井下區(qū)域進(jìn)行大孔徑長距離施工鉆孔和定向鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，采前施工網(wǎng)格式鉆孔等瓦斯預(yù)抽方法，減少煤層瓦斯含量，同時，進(jìn)行邊掘邊抽、邊采邊抽、采后卸壓抽采、高抽巷抽采、上隅角埋管抽放及地面鉆探等抽采方法，降低生產(chǎn)過程的瓦斯涌出量。（3）對瓦斯抽采效果進(jìn)行評估，使煤層經(jīng)瓦斯抽采后，抽采率、可解析瓦斯量和回風(fēng)流瓦斯?jié)舛染_(dá)到《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》的要求后，方可組織回采。6）加強(qiáng)職工崗位技能培訓(xùn)定期不定期的對職工進(jìn)行瓦斯治理培訓(xùn)，實行瓦斯治理人員持證上崗制度，鼓勵大中專畢業(yè)生參加瓦斯治理工作，進(jìn)行瓦斯治理研究。和科研院校合作，進(jìn)一步優(yōu)化礦井的的通風(fēng)系統(tǒng)。礦井示范工程建設(shè)需構(gòu)筑風(fēng)門墻10道、防爆墻3道。瓦斯抽放泵站基建工程：現(xiàn)已完成。,，%。 礦井防滅火工程礦井現(xiàn)有一套黃泥灌漿系統(tǒng)，灌漿量為60m3/h，每天灌注810小時，能過滿足防滅火工作的需要。 礦井防塵系統(tǒng)礦井目前防塵系統(tǒng)完善。其次考慮在不具備地面鉆孔抽采條件時，提前設(shè)計、施工井巷工程，進(jìn)行整個盤區(qū)（采區(qū)）原始煤層預(yù)抽。3）有利于提高瓦斯抽采率。因此，本方案擬采用采前地面鉆井與井下鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯、鉆孔邊采（掘）邊抽、采后卸壓帶的高位鉆孔與頂板走向高抽巷、上隅角插管抽采瓦斯等相結(jié)合的綜合瓦斯抽采方法，以盡量有效地減小采掘工作面的瓦斯涌出量，保證礦井的安全生產(chǎn)。因此，當(dāng)?shù)V井開采西翼煤層時，在4煤上覆煤層可采的條件下，優(yōu)先開采4煤上部煤層，以達(dá)到解放開采層的效果，并采用采空區(qū)埋管、回采面邊采邊抽等瓦斯抽采技術(shù)，由此則可提高鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯的效果，降低4煤開采時的瓦斯涌出量。（2）為研究彬長礦區(qū)瓦斯分布規(guī)律提供依據(jù)。③抽放孔注水減少后續(xù)采礦火災(zāi)事故。圖42 地面鉆孔結(jié)構(gòu)圖5）地面排采鉆井完成后，安裝井下和地面排采設(shè)備進(jìn)行排采試驗和評價，排采時間一年。（2）鉆場布置參數(shù)①鉆場間距：根據(jù)鉆孔施工長度及掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量大小確定鉆場間距。選用長度為11m的Φ40抗靜電塑料管，在管的前端管壁打篩孔，以防止堵塞。圖44 纏藥液封孔管結(jié)構(gòu)圖②混合試劑和涂布卷纏。然后用礦用封孔泵注入鉆孔，直至注滿鉆孔，封孔長度7~8m，如圖45所示。抽采鉆孔間距為6m；鉆孔深度等于工作面傾向長度；鉆孔直徑113mm；鉆孔角度根據(jù)煤層傾角變化及厚度情況進(jìn)行調(diào)整，鉆孔終孔層位在煤層頂板下方1m左右，見圖46。采用卷纏藥液與水泥砂漿混合法進(jìn)行封孔，封孔深度不小于10m，水泥砂漿封孔長度7~8m，抗靜電塑料管長不小于10m，封孔工序同掘前預(yù)抽。泄水巷灌漿巷運(yùn)輸順槽回風(fēng)順槽AA剖面AA工作面100m泄水巷運(yùn)輸順槽采前預(yù)抽鉆孔回風(fēng)順槽灌漿巷采前預(yù)抽鉆孔輔助運(yùn)輸大巷膠帶運(yùn)輸大巷中央回風(fēng)大巷圖47 工作面采前預(yù)抽鉆孔布置示意圖②封孔工藝。③此方案鉆孔布置的方式，由于運(yùn)輸順槽鉆孔和回風(fēng)順槽鉆孔相間布置，鉆孔和煤層的解理、節(jié)理以及裂隙的連通概率、頻度得以增加，煤層裂隙和鉆孔的連通性得以進(jìn)一步改善。這種抽采方式對厚煤層高瓦斯礦井有重要的意義，是一種行之有效的抽采煤層瓦斯方法。②鉆場規(guī)格：深5m寬4m。 井下采后瓦斯抽采技術(shù) 工作面高位鉆孔抽采瓦斯技術(shù)工作面高位鉆孔抽采瓦斯技術(shù)是由工作面的灌漿巷向回順側(cè)布置鉆孔，抽采工作面上部裂隙帶及冒落帶瓦斯，見圖49。5個高位鉆孔，3個中位鉆孔，高位鉆孔層位布置在工作面上方裂隙帶范圍內(nèi)，中位孔層位布置在冒落帶的上部接近裂隙帶。3）鉆孔封孔采用Ф100mm鋼管卷纏聚氨酯封孔，封孔深度7~10m。2）頂板走向高抽巷布置參數(shù)工作面走向高位巷道抽采技術(shù)是在覆巖布置一條巷道來抽取瓦斯（如圖410所示），其抽采效果很大程度上決定于高抽巷布置的層位、距回風(fēng)巷的距離、抽采口與切眼之間的距離以及抽采負(fù)壓等。（2）高抽巷與回風(fēng)巷距離的確定。高抽巷端頭與開切眼間的水平距離受制于頂板初次來壓步距，其值越小影響初采期安全生產(chǎn)的時間越短。3）提高抽采效果的措施（1）抽采巷要密閉，盡量作雙層密閉，頂幫掏槽，并且用水泥砂漿充填，在密閉墻前及附近5m巷道四周進(jìn)行噴漿封閉，保證不漏氣。2）上隅角插管抽采的原理在工作面上隅角形成一個負(fù)壓區(qū)，使該區(qū)域的瓦斯由抽采管路抽走，這可以避免因工作面上隅角處局部位置因風(fēng)流不暢引起的瓦斯超限，還可解決因漏風(fēng)使采空區(qū)向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。我國己探明的煤炭儲量為9800億t，因此瓦斯資源相當(dāng)豐富(煙煤的瓦斯含量可高達(dá)35～40m3/ t，無煙煤的瓦斯含量則可高達(dá)40～45 m3/ t)，據(jù)估算，其總量約為25～50萬億m3。根據(jù)聯(lián)合國的一份調(diào)查報告，我國煤礦在開采過程中每年向大氣排放的甲烷量達(dá)194億m3，約占世界采煤排放甲烷總量的二分之一，己引起了國際社會的關(guān)注。煤礦瓦斯可以與天然氣同輸同用，為瓦斯利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了巨大空間。第三，采煤之前先開采瓦斯，可從根木上防治瓦斯災(zāi)害，改善煤礦安全生產(chǎn)條件。圖412 瓦斯利用工程 某瓦斯利用項目結(jié)合某煤礦的實際情況，以及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，瓦斯的利用考慮瓦斯發(fā)電、乏風(fēng)瓦斯利用和CNG項目。工藝介紹：在氣源地，瓦斯凈化處理后， 兆帕，經(jīng)灌裝設(shè)備充裝進(jìn)壓縮瓦斯鋼瓶中。目前常用伴熱調(diào)壓器或回型管束解決。壓縮瓦斯可用于民用及作為汽車清潔燃料。勝動集團(tuán)原開發(fā)的均是高濃度（瓦斯?jié)舛?5％）瓦斯發(fā)電機(jī)組。為保證安全，在采用低濃度瓦斯發(fā)電時，在瓦斯輸送管道上和發(fā)電機(jī)組前要設(shè)置細(xì)水霧化輸送系統(tǒng)、干式阻火器、濕式阻火器等設(shè)施，以防止因在發(fā)電時引起瓦斯爆炸而順管道回爆，導(dǎo)致瓦斯抽放泵站的損壞。圖413 瓦斯發(fā)電廠實景圖 乏風(fēng)利用乏風(fēng)利用項目為礦井乏風(fēng)氧化產(chǎn)熱及余熱發(fā)電綜合利用項目，利用某礦業(yè)集團(tuán)有限公司某煤礦乏風(fēng)作為原料進(jìn)行處理利用，將其中的微量CH4（CH4 %）進(jìn)行氧化處理，降低溫室氣體排放，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源。 三相泡沫技術(shù)三相泡沫是由固態(tài)不燃物（粉煤灰或黃泥等）、惰性氣體（N2）和水三相防滅火介質(zhì)組成。因此防治煤炭自燃的效果顯著。圖416 注三相泡沫工藝流程圖 三相泡沫的現(xiàn)場注入工藝某煤礦在工作面灌漿巷設(shè)置2臺發(fā)泡劑添加泵，在灌漿孔口安裝一臺泡沫發(fā)生器，并與黃泥灌漿管和注氮管路連接。礦井每周通過灌漿鉆孔向采空區(qū)注2次三相泡沫，每次使用發(fā)泡劑約3t。 采空區(qū)注氮礦井風(fēng)井廣場建有注氮站1座，每套注氮能力為1500m3/h。礦井灌漿系統(tǒng)：副斜井—輔運(yùn)大巷—工作面灌漿巷—（經(jīng)灌漿鉆孔）采空區(qū)。打開并調(diào)節(jié)注氮管閥門，將一定壓力的氮?dú)庾⑷氚l(fā)泡器。圖415三相泡沫制備流程圖 三相泡沫的井下注入工藝流程首先在制漿池中，將一定比例的水與黃泥攪拌混合形成黃泥漿體，漿液經(jīng)過過濾網(wǎng)流入井筒6寸干管，在干管進(jìn)漿口處，通過發(fā)泡劑定量添加泵將發(fā)泡劑加入到注漿管路中，經(jīng)過礦井的自然垂直高差輸送到采區(qū)注2寸漿管路中，漿液與發(fā)泡劑在流動的混合器中混合后進(jìn)入發(fā)泡器，在發(fā)泡器中接入氮?dú)夤苈罚獨(dú)馀c含有發(fā)泡劑的粉煤灰或黃泥漿體相互作用產(chǎn)生出三相泡沫，形成的三相泡沫在重力的作用下被注入采空區(qū)。三相泡沫集固、液、氣三相材料的防滅火性能于一體，利用粉煤灰或黃泥的覆蓋性、氮?dú)獾闹舷⑿院退奈鼰峤禍匦赃M(jìn)行防滅火，大大提高了防滅火效率。風(fēng)排瓦斯乏風(fēng)利用項目分期實施，此期間開始積極申報CDM項目，最終實現(xiàn)礦井瓦斯“零排放”的目標(biāo)。整個電站的工藝系統(tǒng)設(shè)備、檢測控制力求既實用又先進(jìn)，同時在工藝布置留有擴(kuò)建的余地。瓦斯發(fā)電機(jī)組發(fā)電原理是采用瓦斯爆炸做功發(fā)電。 瓦斯電站瓦斯發(fā)電站的建設(shè)不但可以合理利用瓦斯，減少污染，保護(hù)環(huán)境，還可以作為地方電力資源的一種補(bǔ)充，是資源合理利用與防治污染相結(jié)合、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益和社會效益相統(tǒng)一的綜合利用工程。瓶裝壓縮瓦斯輸配工藝具有運(yùn)行靈活可靠，可滿足不同類型用戶需要、工藝簡單，占地少、建設(shè)周期短的優(yōu)點，并且瓶裝壓縮瓦斯輸配工藝在抗風(fēng)險上優(yōu)于液化石油氣管道輸送、液化石油氣混氣輸送這兩種工藝，在經(jīng)濟(jì)上也是可行的，具有一定規(guī)模效益。為滿足城市燃?xì)庀到y(tǒng)的需要，需將壓力減至城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的壓力級別(高、中、低壓均可)。許多中小城鎮(zhèn)，特別是地理位置遠(yuǎn)離瓦斯管網(wǎng)的城鎮(zhèn)，瓦斯管網(wǎng)建設(shè)非常困難。因此，某礦區(qū)瓦斯開發(fā)利用工程是“安全、節(jié)能、環(huán)保、高效”工程，可以改善煤礦安全生產(chǎn)，增加潔凈能源供應(yīng)，改善能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)大氣環(huán)境，同時也能為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的現(xiàn)實意義。第一，開發(fā)利用瓦斯是我國遵守國際公約，減少大氣污染，保護(hù)環(huán)境的具體體現(xiàn)。瓦斯是我國尚未進(jìn)行有效開發(fā)利用的一種潔凈能源，其儲量大致與天然氣的儲量(32萬億m3)相當(dāng)；甲烷(熱值為33. 5～ M J/ m3)含量占90%以上的瓦斯其熱值與天然氣也相當(dāng)。瓦斯中的主要成分甲烷是一種更強(qiáng)的溫室效應(yīng)氣體，甲烷的溫室效應(yīng)是CO2的20多倍，且排放到大氣中的瓦斯中還混雜有甲烷的同系物、HH2S、CO、NO、HNS0乙醛、汽油蒸氣、汞和砷的蒸氣、C0NAr、He及Rn、Th、AC等放射性物質(zhì)。隨著工作面的推進(jìn)，拆下前端一段主管路，移動抽采軟管，如此反復(fù)（見圖411）。 采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)1）采空區(qū)瓦斯抽采方法的選擇采空區(qū)瓦斯抽采的方法主要有鉆孔抽采法、引巷抽采方法、以及順槽插管抽采方法等。（4）抽采負(fù)壓的確定?；仫L(fēng)巷一側(cè)的采空區(qū)瓦斯?jié)舛雀?，抽采效果好，因此工作面高抽巷?yīng)布置在回風(fēng)巷附近，距回風(fēng)巷外幫水平投影長度約采長1/4~1/3距離。將高抽巷布置在冒落帶范圍，盡管處于充分卸壓帶，但因鄰近層容易受到破壞很快冒落，使其中高瓦斯抽采巷也被破壞，難以起到持續(xù)抽采瓦斯作用；將高抽巷布置在破壞裂隙帶，因鄰近層充分卸壓，透氣性能大大增加，賦存在煤層及圍巖中的瓦斯容易大量釋放，有利于高抽巷的瓦斯抽采，但如接近于冒落帶，雖對解決涌入工作面的瓦斯有很大作用，但易抽走工作面空氣，抽采濃度不高；如布置在破壞裂隙帶上部，雖然可以抽采一定量的鄰近層瓦斯，但不能防止下部卸壓瓦斯大量涌入回采工作面。 工作面頂板走向高抽巷抽采瓦斯技術(shù)1）頂板走向高抽巷布置的必要性當(dāng)主采煤層的鄰近煤巖層瓦斯含量較大，且上覆煤層均不可采，直接開采4煤時，鄰近層中的瓦斯將在壓差作用下，沿著采動裂隙向采空區(qū)內(nèi)流動，容易造成工作面上隅角瓦斯積聚。②鉆孔直徑：153mm。②鉆場規(guī)格：深3m寬4m。②鉆孔參數(shù)：鉆孔直徑113mm，深度100m。即掘進(jìn)工作面在巷道兩幫開鉆場向掘進(jìn)前方打鉆孔，一邊掘進(jìn)一邊抽采巷道兩幫卸壓瓦斯，如圖48所示。 邊采（掘）邊抽煤層瓦斯技術(shù) 邊采邊抽煤層瓦斯技術(shù)在工作面接續(xù)時間緊的情況下，如果預(yù)抽時間不足，這時應(yīng)當(dāng)采用邊采邊抽方式來解決工作面瓦斯的大量涌出。（3）此方案布置優(yōu)點①鉆孔在空間交叉點處煤的塑性變形加大，相當(dāng)于增加了鉆孔孔徑，即在相當(dāng)程度上增加了鉆孔破壞區(qū)的體積，增大了孔周破壞區(qū)連通性，因而擴(kuò)大了煤體松動卸壓范圍，提高了鉆孔控制區(qū)內(nèi)煤層的透氣性。①鉆孔布置參數(shù)。圖46 工作面采前預(yù)抽鉆孔布置示意圖②在工作面運(yùn)、回順兩順槽分別向工作面施工傾向煤層預(yù)抽鉆孔。2）采煤工作面預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)（1）相鄰工作面為綜放面時利用相鄰綜放工作面的復(fù)用巷道布置采前預(yù)抽鉆孔；另在工作面運(yùn)、回順槽分別向工作面施工傾向煤層鉆孔，鉆孔把開采煤層分為三層進(jìn)行采前瓦斯預(yù)抽。③注漿封孔。密封段長度不小于2m，距前端橡膠墊圈2m處，再套上一個橡膠墊圈和一個木塞，并用鐵絲綁緊，以免聚氨酯向孔外流失。（3）鉆孔布置參數(shù)采用MK7鉆機(jī)，在待掘巷道兩側(cè)距離巷壁5~7m各布置2~3個抽采孔，鉆孔層位選擇在巷道的中上部，防止瓦斯向工作面的涌入。圖43 掘進(jìn)面水平長鉆孔預(yù)抽布置圖（1）掘進(jìn)面水平長鉆孔預(yù)抽技術(shù)優(yōu)缺點①優(yōu)點：抽采瓦斯?jié)舛雀?、系統(tǒng)抽采時間長、抽采量穩(wěn)定、鉆孔瓦斯流量大、掘進(jìn)抽采鉆場數(shù)目少。圖41 地面鉆孔試驗井平面布置圖（2）井網(wǎng)結(jié)構(gòu)井網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用“V”字型井網(wǎng)，即一口垂直生產(chǎn)井和兩口水平井，垂直與水平井間距8001000m,水平井段在煤層中穿越約600800m ，水平井間距為100m。（4）擴(kuò)展性目標(biāo)：①采空區(qū)瓦斯抽放。 地面瓦斯預(yù)抽技術(shù)同澳大利亞艾若煤層氣技術(shù)（中國）有限公司合作，已經(jīng)基本確定了施工兩組1直2水平“V”型結(jié)構(gòu)試驗井方案。同時，對主采煤層上覆薄煤層的賦存情況進(jìn)行勘探調(diào)查，積極尋找可以作為保護(hù)層開采的薄煤層及其塊段。5）抽采瓦斯工程系統(tǒng)簡單，有利于