【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)章制度需要進一步完善，特別是具體的瓦斯治理工程沒有建立對應的企業(yè)技術標準，無法保證瓦斯治理工程施工的制度化與科學化。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、瓦斯爆炸的預測及防治一直是煤礦安全的工作重點。因此，需按照“通風可靠，抽采達標，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，局部瓦斯治理為補充”的瓦斯治理理念，形成某瓦斯綜合治理技術體系，達到“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瓦斯發(fā)電站，對我國煤礦通風瓦斯綜合開發(fā)利用具有重要的示范和帶動作用。某煤礦員工的高學歷、高素質是實施瓦斯示范礦井的基礎。 示范工程建設的工作目標樹立“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、嚴管理、強技術、重責任”的瓦斯治理原則。2）提升裝備水平，實現(xiàn)多措并舉、應抽盡抽、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)。 示范工程建設的工作內容1）健全瓦斯治理責任制和技術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)第一責任人的瓦斯治理責任體系，制定和完善瓦斯治理的各項規(guī)章制度。經(jīng)過通風系統(tǒng)改造整合，到2009年底，礦井通風阻力滿足《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ10282006）的要求。一是對井下區(qū)域進行大孔徑長距離施工鉆孔和定向鉆進技術的應用，采前施工網(wǎng)格式鉆孔等瓦斯預抽方法，減少煤層瓦斯含量，同時，進行邊掘邊抽、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流瓦斯?jié)舛染_到《煤礦瓦斯抽采基本指標》的要求后，方可組織回采。6）加強職工崗位技能培訓定期不定期的對職工進行瓦斯治理培訓，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，進行瓦斯治理研究。和科研院校合作，進一步優(yōu)化礦井的的通風系統(tǒng)。礦井示范工程建設需構筑風門墻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，提前設計、施工井巷工程，進行整個盤區(qū)（采區(qū)）原始煤層預抽。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?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，由此則可提高鉆孔預抽煤層瓦斯的效果，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)采礦火災事故。圖42 地面鉆孔結構圖5）地面排采鉆井完成后，安裝井下和地面排采設備進行排采試驗和評價，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 纏藥液封孔管結構圖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行調整，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，封孔工序同掘前預抽。泄水巷灌漿巷運輸順槽回風順槽AA剖面AA工作面100m泄水巷運輸順槽采前預抽鉆孔回風順槽灌漿巷采前預抽鉆孔輔助運輸大巷膠帶運輸大巷中央回風大巷圖47 工作面采前預抽鉆孔布置示意圖②封孔工藝。③此方案鉆孔布置的方式，由于運輸順槽鉆孔和回風順槽鉆孔相間布置，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 工作面高位鉆孔抽采瓦斯技術工作面高位鉆孔抽采瓦斯技術是由工作面的灌漿巷向回順側布置鉆孔，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，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、距回風巷的距離、抽采口與切眼之間的距離以及抽采負壓等。（2）高抽巷與回風巷距離的確定。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流不暢引起的瓦斯超限，還可解決因漏風使采空區(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，因此瓦斯資源相當豐富(煙煤的瓦斯含量可高達35～40m3/ t，無煙煤的瓦斯含量則可高達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 某瓦斯利用項目結合某煤礦的實際情況，以及周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，瓦斯的利用考慮瓦斯發(fā)電、乏風瓦斯利用和CNG項目。工藝介紹：在氣源地，瓦斯凈化處理后， 兆帕，經(jīng)灌裝設備充裝進壓縮瓦斯鋼瓶中。目前常用伴熱調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。勝動集團原開發(fā)的均是高濃度（瓦斯?jié)舛?5％）瓦斯發(fā)電機組。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)電機組前要設置細水霧化輸送系統(tǒng)、干式阻火器、濕式阻火器等設施，以防止因在發(fā)電時引起瓦斯爆炸而順管道回爆，導致瓦斯抽放泵站的損壞。圖413 瓦斯發(fā)電廠實景圖 乏風利用乏風利用項目為礦井乏風氧化產(chǎn)熱及余熱發(fā)電綜合利用項目，利用某礦業(yè)集團有限公司某煤礦乏風作為原料進行處理利用，將其中的微量CH4（CH4 %）進行氧化處理，降低溫室氣體排放，保護環(huán)境，節(jié)約能源。 三相泡沫技術三相泡沫是由固態(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—輔運大巷—工作面灌漿巷—（經(jīng)灌漿鉆孔）采空區(qū)。打開并調節(jié)注氮管閥門，將一定壓力的氮氣注入發(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入發(fā)泡器，在發(fā)泡器中接入氮氣管路，氮氣與含有發(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、氮氣的窒息性和水的吸熱降溫性進行防滅火，大大提高了防滅火效率。風排瓦斯乏風利用項目分期實施，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。整個電站的工藝系統(tǒng)設備、檢測控制力求既實用又先進，同時在工藝布置留有擴建的余地。瓦斯發(fā)電機組發(fā)電原理是采用瓦斯爆炸做功發(fā)電。 瓦斯電站瓦斯發(fā)電站的建設不但可以合理利用瓦斯，減少污染，保護環(huán)境，還可以作為地方電力資源的一種補充，是資源合理利用與防治污染相結合、企業(yè)經(jīng)濟效益與環(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、建設周期短的優(yōu)點，并且瓶裝壓縮瓦斯輸配工藝在抗風險上優(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)濟上也是可行的，具有一定規(guī)模效益。為滿足城市燃氣系統(tǒng)的需要，需將壓力減至城市燃氣管網(wǎng)的壓力級別(高、中、低壓均可)。許多中小城鎮(zhèn)，特別是地理位置遠離瓦斯管網(wǎng)的城鎮(zhèn)，瓦斯管網(wǎng)建設非常困難。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，改善能源結構，保護大氣環(huán)境，同時也能為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益，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，保護環(huán)境的具體體現(xiàn)。瓦斯是我國尚未進行有效開發(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；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。瓦斯中的主要成分甲烷是一種更強的溫室效應氣體，甲烷的溫室效應是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。隨著工作面的推進，拆下前端一段主管路，移動抽采軟管，如此反復（見圖411）。 采空區(qū)瓦斯抽采技術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）抽采負壓的確定?；仫L巷一側的采空區(qū)瓦斯?jié)舛雀?，抽采效果好，因此工作面高抽巷應布置在回風巷附近，距回風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1）頂板走向高抽巷布置的必要性當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。即掘進工作面在巷道兩幫開鉆場向掘進前方打鉆孔，一邊掘進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 邊采邊抽煤層瓦斯技術在工作面接續(xù)時間緊的情況下，如果預抽時間不足，這時應當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，相當于增加了鉆孔孔徑，即在相當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，因而擴大了煤體松動卸壓范圍，提高了鉆孔控制區(qū)內煤層的透氣性。①鉆孔布置參數(shù)。圖46 工作面采前預抽鉆孔布置示意圖②在工作面運、回順兩順槽分別向工作面施工傾向煤層預抽鉆孔。2）采煤工作面預抽煤層瓦斯技術（1）相鄰工作面為綜放面時利用相鄰綜放工作面的復用巷道布置采前預抽鉆孔；另在工作面運、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行采前瓦斯預抽。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，在待掘巷道兩側距離巷壁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 掘進面水平長鉆孔預抽布置圖（1）掘進面水平長鉆孔預抽技術優(yōu)缺點①優(yōu)點：抽采瓦斯?jié)舛雀摺⑾到y(tǒng)抽采時間長、抽采量穩(wěn)定、鉆孔瓦斯流量大、掘進抽采鉆場數(shù)目少。圖41 地面鉆孔試驗井平面布置圖（2）井網(wǎng)結構井網(wǎng)結構采用“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）擴展性目標：①采空區(qū)瓦斯抽放。 地面瓦斯預抽技術同澳大利亞艾若煤層氣技術（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”型結構試驗井方案。同時，對主采煤層上覆薄煤層的賦存情況進行勘探調查，積極尋找可以作為保護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