【文章內(nèi)容簡介】 域消除瓦斯威脅。以最經(jīng)濟(jì)、最簡捷、最易實施的優(yōu)越性替代淺部專用 巷道法為主的抽采瓦斯技術(shù)；變工作面?zhèn)鹘y(tǒng)的 U 型通風(fēng)方式為 Y 型通風(fēng)方式，實現(xiàn)了瓦斯治理治得住、治得快、治得省。 廣泛應(yīng)用低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù)，符合國家 “先抽后采 ”安全開采方針和 “煤氣共采 ”能源戰(zhàn)略，對我國安全高效開發(fā)深部煤炭和煤層氣資源，保障生命安全，保障能源安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，加快中國煤炭工業(yè)安全發(fā)展、節(jié)約發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展步伐，均具有十分重大的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義！ 為保障該項技術(shù)安全可靠應(yīng)用，煤礦瓦斯治理國家工程研究中心、淮南礦業(yè)集團(tuán)針對我國煤層群賦存條件的差異，已 集中優(yōu)勢力量，開展本課題的擴(kuò)大推廣運用研究，將逐步形成該項技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，指導(dǎo)全國類似條件礦井安全高效生產(chǎn)。 女士們、先生們、朋友們： 淮南礦區(qū)近十年來，堅持技術(shù)創(chuàng)新，堅持發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力，保護(hù)生命，保護(hù)資源，保護(hù)環(huán)境，取得了以瓦斯治理為主的安全高效開采技術(shù)的重大突破，使企業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，讓一個 50 多年產(chǎn)量在千萬噸徘徊的老煤礦企業(yè)，經(jīng)過短短 5～ 6 年時間超常發(fā)展，已經(jīng)具備 8000 萬噸煤炭生產(chǎn)規(guī)模。低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)了瓦斯抽采最大化和瓦斯利用最大化，采煤工作面瓦 斯抽采率達(dá) 70%以上?；茨系V區(qū)年度抽采瓦斯由 500 萬立方米猛增到 2 億立方米以上，抽采率由 5%增加至 48%，瓦斯利用率達(dá) 70%以上，抽采出濃度 10%以上的瓦斯直接用于發(fā)電，濃度 30%以上的瓦斯作為民用和鍋爐燃燒，瓦斯利用的成本大幅度降低，并率先研究成功低濃度瓦斯安全輸送和利用技術(shù)；同時采煤機(jī)械化程度由 28%提高到 91%，綜采單產(chǎn)效率增加了 5 倍，百萬噸死亡率由 降至 ，實現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)；并且堅持創(chuàng)新發(fā)展，和諧發(fā)展，規(guī)模發(fā)展電力、資本產(chǎn)業(yè)，培育煤化工、煤機(jī)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)，由此，百年礦業(yè)構(gòu)筑了以 “煤電能源 ”為本的百年產(chǎn)業(yè)體系，初步建成了一個具有中國特色和時代特點的新型能源企業(yè)，走出了一條科學(xué)發(fā)展、和諧發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展的成功道路！ 女士們、先生們、朋友們： 我們將不辜負(fù)國家重托，建設(shè)好煤礦瓦斯治理國家工程研究中心，利用淮南礦區(qū)特殊的煤層瓦斯地質(zhì)條件，加倍努力，繼續(xù)創(chuàng)新，戰(zhàn)略目標(biāo)是，把煤礦瓦斯治理國家工程研究中心建設(shè)成為中國煤礦技術(shù)創(chuàng)新的先行者，世界煤礦難點技術(shù)的攻關(guān)者和中國煤礦技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的奠基者。爭取在深井高瓦斯、高地應(yīng)力、低透氣性煤層群、構(gòu)造復(fù)雜的礦區(qū)建成世界首個億噸級新型能源基地，為國家實施 能源安全戰(zhàn)略，為煤炭工業(yè)推進(jìn)安全高效可持續(xù)發(fā)展，提供源源不斷的技術(shù)保障、技術(shù)支持和創(chuàng)新動力！在此也真誠地希望新聞界朋友們一如既往地給予關(guān)心、支持和幫助！ 謝謝大家！ 中國工程院院士、采礦工程專家 錢鳴高 淮南礦業(yè)集團(tuán)主持完成的煤與瓦斯共采課題在淮南礦區(qū)的顧橋煤礦、新莊孜煤礦及其他地區(qū)多個煤礦得到 了成功實踐，課題針對深井高瓦斯、高地應(yīng)力和低透氣性特困復(fù)雜地質(zhì)條件下資源開采中的技術(shù)難題，成功研發(fā)了新型充填材料和充填工藝，解決了強(qiáng)采動影響條件下的沿空留巷支護(hù)和快速構(gòu)筑充填體技術(shù)難題，使沿空留巷改善了通風(fēng)系統(tǒng)，并成功地在沿空巷道由向采空這和卸壓巖層內(nèi)抽采瓦斯。大家知道低透氣性煤層經(jīng)采動后大量瓦斯積聚在采空區(qū)和卸壓的巖層內(nèi)，此項技術(shù)實現(xiàn)了煤與瓦斯共采解決了安全問題。同時把對煤礦有害而且是嚴(yán)重的溫室氣體，變廢為寶，把瓦斯變成了能源資源。使礦井開采向本質(zhì)安全型邁進(jìn)了一大步，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益，開創(chuàng)了該類 條件下國內(nèi)外煤層安全高效開采先例。 “低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù) ”在淮南礦業(yè)集團(tuán)的成功實踐不是偶然所成。首先，先該項技術(shù)符合國家制定的 “先抽后采 ”安全開采方針和 “煤與瓦斯共采 ”能源戰(zhàn)略，對我國開發(fā)深部煤炭和煤層氣資源，改善礦井安全條件和保護(hù)環(huán)境，實施國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等均具有十分重要的意義。第二，該項技術(shù)與淮南礦業(yè)集團(tuán)多年來營造出的創(chuàng)新、實效、求真的行業(yè)理念、領(lǐng)導(dǎo)階層對科學(xué)研究的高度重視密不可分，從上世紀(jì)末開始研究的卸壓開采技術(shù)，到今天的低透氣性煤層煤與瓦斯共采的開采方法，均折射出了 淮南礦業(yè)企業(yè)的創(chuàng)新風(fēng)貌。第三，此項課題的研制成功，離不開淮南礦業(yè)集團(tuán)長期以來與眾多科研院所、高校形成的團(tuán)隊共同努力，企業(yè)是創(chuàng)新的主體。圍繞企業(yè)實際存在生產(chǎn)實際的問題，開展科學(xué)研究，走產(chǎn)學(xué)研合作的道路，是推進(jìn)企業(yè)進(jìn)步，發(fā)展生產(chǎn)力，提升綜合國力的必由之路。 總之，為了解決瓦斯對安全和環(huán)境的威協(xié)，變瓦斯為能源，針對低透氣性煤層難以實現(xiàn)地面抽采，充分利用開采時形成的巷道和采動后大量釋放瓦斯的特點走煤與瓦斯共采之路，這是最經(jīng)濟(jì)、科學(xué)而且合理的辦法。是最終形成綠色采礦、科學(xué)采礦的必由之路。然而，任何一項新技術(shù)走向 工業(yè)化生產(chǎn)的道路并非坦途。所以，我們的部門決策者、工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)完善對新事物思維方式，提升對新技術(shù)、新知識的認(rèn)知、理解和吸收的能力，充分認(rèn)識到煤與瓦斯共采的戰(zhàn)略意義。因此，我建議在全國煤炭行業(yè)類似條件的礦井，積極穩(wěn)妥地推廣應(yīng)用這項煤與瓦斯共采的新技術(shù)。 煤礦安全高效開采技術(shù)的重大突破 科技部門戶網(wǎng)站 2020 年 05 月 26 日 來源：科技日報 “ 低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù) ” 課題組，由煤礦瓦斯治理國家工程研究中心、淮南礦 業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、安徽建筑工業(yè)學(xué)院、中國礦業(yè)大學(xué)、安徽理工大學(xué)、沈陽天安礦山機(jī)械科技有限公司等企業(yè)和院校、科研機(jī)構(gòu)的優(yōu)秀科研技術(shù)人員組成。 課題組在充分調(diào)研國際煤炭開采現(xiàn)狀后，于 2020 年提出煤層群無煤柱快速留巷 Y 型通風(fēng)煤氣共采研究課題。 2020 年完成實驗室模擬、相關(guān)材料、系統(tǒng)設(shè)計研究； 2020 年開始進(jìn)行工業(yè)性試驗并取得成功； 2020 年進(jìn)行項目申報； 2020 年 3 月通過了行業(yè)鑒定。鑒定委員會專家對研究成果給予高度評價：該研究課題采用無煤柱沿空留巷 Y 型通風(fēng)卸壓開采，解決了深井高瓦斯、低滲透率、高地應(yīng) 力等復(fù)雜地質(zhì)條件礦區(qū)煤與瓦斯共采技術(shù)難題。創(chuàng)造了深井復(fù)雜地質(zhì)條件下沿空留巷綜采月產(chǎn) 36 萬噸的紀(jì)錄，采區(qū)瓦斯抽采率 70%以上。研究成果集成創(chuàng)新了沿空留巷 Y 型通風(fēng)煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù)所涉及的理論、技術(shù)、材料、裝備及工藝系統(tǒng)，在淮南顧橋、新莊孜，皖北臥龍湖等礦成功實施該技術(shù)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。 近年來，我們以淮南礦區(qū)為代表圍繞瓦斯治理技術(shù)開展了卓有成效的科技攻關(guān)，取得了一系列技術(shù)創(chuàng)新成果和行之有效的瓦斯治理辦法，在行業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了廣泛影響，但礦井進(jìn)入深部開采以來，淺部成熟的依 托巖巷工程的瓦斯治理技術(shù)對深井開采布局的制約作用越來越大。 深部開采面臨的安全技術(shù)問題難以突破 ——— 淮南礦區(qū)是我國地質(zhì)條件復(fù)雜、災(zāi)害頻發(fā)煤礦的典型代表，煤層賦存特征為高瓦斯煤層群 (8— 15 層可采煤層 )，煤層瓦斯含量高 (12— 36m3/t)，煤質(zhì)極松軟 (堅固性系數(shù) f 為— )，煤層透氣性低 (滲透率為 )，瓦斯壓力大 (高達(dá) )。目前，淮南礦區(qū)內(nèi)大部分生產(chǎn)礦井的開采深度 — 700— 1000m，且開采深度正以每年 20— 25m 的速度增加，新建礦井首采區(qū)多在距地表 800m 以下 深度，未來十年面臨的煤與瓦斯突出威脅增加問題、軟巖支護(hù)問題、采空側(cè)小煤柱地壓問題及地溫問題日趨嚴(yán)重，深部開采面臨巨大的安全技術(shù)挑戰(zhàn)。 高瓦斯低透氣性煤層抽采瓦斯難度大，淺部瓦斯治理技術(shù)在深部實施困難。礦區(qū)所有礦井全面升級為煤與瓦斯突出危險礦井或煤層。高瓦斯突出危險煤層透氣性通常比較低，直接進(jìn)行原始煤體煤層氣抽采瓦斯消突，需鉆孔布置密集、抽采時間長、效果差，在淺部以巷道或巷道 +穿層鉆孔抽采 (巷道鉆孔法 )卸壓瓦斯的成功經(jīng)驗，以及突出煤層 “ 一面四巷 ”( 煤層巷道開掘前先布置兩條巖巷 )預(yù)抽瓦斯消突的有效措施，均 需要提前準(zhǔn)備大量的巖巷和鉆孔工程，采掘接替緊張，實施困難。 深部軟巖和煤巷支護(hù)難度更大?；茨系V區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層構(gòu)造多，水平地應(yīng)力大，實測 — 820m 水平的最大主應(yīng)力為 ，軟巖遇水膨脹，巖層松軟破碎，裂隙發(fā)育，屬于典型的軟巖礦區(qū)，深部巖巷的掘進(jìn)和支護(hù)制約作用日益突出。進(jìn)入深部以后小煤柱沿空掘巷圍巖變形顯著增加，成為制約綜采面快速推進(jìn)的主要障礙。 傳統(tǒng)的 U 型通風(fēng)方式無法解決深部采煤工作面隅角瓦斯超限問題。 高地溫問題也越顯突出。淮南礦區(qū)目前最大開采深度 — 780m，開拓深度 — 840m，地?zé)釣?zāi)害嚴(yán)重。生產(chǎn)礦井各煤層 — 600m 水平大部分區(qū)段地溫超過 31℃ ，屬于一級高溫區(qū)，局部區(qū)段大于 37℃ ，進(jìn)入二級高溫區(qū)。 地面鉆井抽采低透氣性煤層瓦斯難度相當(dāng)大 ——— 我國大多數(shù)煤礦區(qū)煤層氣賦存具有低壓力、低滲透率、低飽和度及非均質(zhì)性強(qiáng)的 “ 三低一強(qiáng) ” 的特性，尤其是低滲透率和非均質(zhì)性，很不利于直接抽采。 1991 年以來，先后有華北石油地質(zhì)局、中國煤田地質(zhì)總局、西安煤科分院、美國安然公司、德士古公司等在安徽兩淮煤田進(jìn)行過煤層氣勘探評價工作，共計施工 14 口井，采氣量最大的達(dá)到 1000m3/d，絕大多 數(shù)只有幾百立方米，且迅速衰減，有的基本采不出氣 (非均質(zhì)性 )。因此，在現(xiàn)有技術(shù)工藝條件下，直接從地面開采煤層氣技術(shù)上還有相當(dāng)大的難度，不符合我國大多數(shù)煤礦區(qū)的客觀條件。從安全開采角度看，應(yīng)先采瓦斯，將煤層轉(zhuǎn)到低瓦斯?fàn)顟B(tài)再開采煤炭，以淮南礦區(qū)為例，煤層瓦斯含量高達(dá) 26m3/t，要抽采到 8m3/t 以下，按照傳統(tǒng)技術(shù)方法，需抽采 10— 20年。煤炭是我國的主導(dǎo)能源，高速發(fā)展的社會經(jīng)濟(jì)急需大量能源，而東部地區(qū)煤炭作為國家主要能源基地長期不可替代，按照傳統(tǒng)技術(shù)方法，顯然不能適應(yīng)國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。 低透氣性煤層群 開采已經(jīng)面臨眾多新的技術(shù)難題迫切需要攻關(guān)研究。因此，研究并總結(jié)一整套適合低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采技術(shù)，既是淮南礦區(qū)多年技術(shù)創(chuàng)新的追求和即將大力開發(fā)深部煤、氣資源的技術(shù)需要，也是貫徹落實國家能源政策和實現(xiàn)煤礦安全高效開采的客觀需求。 “ 低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù) ” 研究課題正是在這樣的背景下提出，將高瓦斯、高地壓、低透氣性煤層群的技術(shù)難題等統(tǒng)一起來考慮，以沿空留巷的方式一體化解決高瓦斯、高地溫、高地壓、井巷失穩(wěn)、瓦斯突出、沖擊地壓等開采技術(shù)難題，通過通風(fēng)降溫、簡化采掘接替、實現(xiàn)連續(xù)開 采，并為高效抽采采動卸壓瓦斯、治理煤層群瓦斯提供最佳的工作空間，提出基于快速留巷 Y 型通風(fēng)抽采卸壓瓦斯的煤氣共采技術(shù)路線。 這項技術(shù)研究，充分采用了實驗室相似材料模擬、數(shù)值模擬、圍巖結(jié)構(gòu)理論分析等綜合手段，結(jié)合淮南礦區(qū)幾種典型的高瓦斯、高地壓煤層開采的工業(yè)性試驗，實現(xiàn)了低透氣性煤層群無煤柱煤氣共采技術(shù)的集成。主要技術(shù)成果如下： ——— 系統(tǒng)地提出留巷鉆孔法煤與瓦斯共采新方法。 根據(jù)煤層群賦存條件，首采關(guān)鍵卸壓層，沿采空區(qū)邊緣沿空留巷實施無煤柱連續(xù)開采，在留巷內(nèi)布置上、下向高、低位鉆孔，抽采頂?shù)?板卸壓瓦斯和采空區(qū)富集瓦斯的煤層瓦斯開采技術(shù)，并通過創(chuàng)新快速構(gòu)建沿空留巷巷旁充填墻體技術(shù)，實現(xiàn)與綜采工作面同步推進(jìn)的煤與瓦斯高效共采的開采方法，替代了多巖巷的抽采卸壓煤層氣的煤氣共采技術(shù)體系。 ——— 創(chuàng)新了 3 項留巷鉆孔煤與瓦斯共采技術(shù)。 第一項技術(shù)：沿空留巷圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性控制技術(shù)。在對沿空留巷內(nèi)外層圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性科學(xué)分析基礎(chǔ)上，提出了沿空留巷巷內(nèi)合理支護(hù)形式為錨桿支護(hù)；提出包括巷道破裂圍巖體強(qiáng)度強(qiáng)化、錨桿支護(hù)承載性能強(qiáng)化和圍巖承載結(jié)構(gòu)強(qiáng)化的沿空留巷巷內(nèi)錨桿強(qiáng)化支護(hù)技術(shù)原理；新型錨桿強(qiáng)化支護(hù)技術(shù)是 指超高強(qiáng)度桿體、高預(yù)緊力、系統(tǒng)高剛度為核心的 “ 三高 ” 錨桿支護(hù)技術(shù)。選擇超強(qiáng)桿體、高剛度護(hù)網(wǎng)、超大托盤、超強(qiáng)大扭矩阻尼螺母，實施大扭矩安裝、維持錨桿的荷載，并向圍巖擴(kuò)散，形成高強(qiáng)主動高阻穩(wěn)定的錨桿支護(hù)圍巖承載結(jié)構(gòu)；提出采用仿液壓支架結(jié)構(gòu)作為巷內(nèi)輔助加強(qiáng)支護(hù)、巷旁充填材料的性能要求有良好的泵送性能，能滿足復(fù)雜高程變化條件下的遠(yuǎn)距離泵送要求，拆模時間應(yīng)滿足綜采工作面快速推進(jìn)的要求，保證沿空留巷支護(hù)墻體能緊隨工作面及時快速構(gòu)筑。 第二項技術(shù)：巷旁充填材料研制與快速留巷充填工藝系統(tǒng)集成創(chuàng)新。成功研究制備了CHCT 新型充填材料，該材料能滿足礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和巷道變形特性要求，具有良好的承載特性和變形性能且適宜遠(yuǎn)距離泵送施工；集成創(chuàng)新了快速留巷巷旁充填工藝系統(tǒng)?？焖倭粝锵锱猿涮罟に囅到y(tǒng)包括：地面干混充填料制備系統(tǒng)、干混充填料由地面至井下泵站運輸系統(tǒng)、干混充填料送至充填泵料斗上料系統(tǒng)、充填料漿的制備與泵送系統(tǒng)和充填模板支架系統(tǒng)；研發(fā)了集裝料箱式自動卸料至上料系統(tǒng)的高效充填材料的輸送系統(tǒng)，自主研發(fā)了充填模板支架，縮短了立模時間。 第三項技術(shù)：留巷鉆孔瓦斯抽采技術(shù)。包含：低位鉆孔抽采采空區(qū)富集瓦斯技術(shù)，利用留巷形成的聚集 瓦斯的采動裂隙 “ 豎向帶狀裂隙區(qū) ” 進(jìn)行采空區(qū)高濃度瓦斯抽采，有效解決了工作面留巷回風(fēng)流瓦斯超限問題和礦井高濃度瓦斯抽采利用的問題；高位鉆孔抽采頂?shù)装暹h(yuǎn)程卸壓煤層瓦斯技術(shù)，在留巷內(nèi)布置上向穿層鉆孔抽采上部遠(yuǎn)程卸壓煤層瓦斯，下向穿層鉆孔抽采下部遠(yuǎn)程卸壓煤層瓦斯；留巷鉆孔抽采瓦斯的保障技術(shù)，通過控制采空區(qū)埋管抽采管道口的數(shù)量和開啟程度控制采空區(qū)瓦斯抽采量和抽采瓦斯?jié)舛?，采用沿空留?Y 型通風(fēng)方式，可通過工作面上、下進(jìn)風(fēng)巷風(fēng)量和留巷段埋管抽采量的調(diào)節(jié)，將留巷排放瓦斯的濃度合理控制在安全值以下，因此，