市煤矿瓦斯治理基本情况.doc

六盘水市煤矿瓦斯治理基本情况一、六盘水市煤炭资源基本情况 （一）基础地质条件 1、地理位置。六盘水市位于贵州西部，地处川、滇、黔、桂四省结合部，是长江上游和珠江上游的分水岭。现辖六枝特区、盘县、水城县和钟山区四处县级行政区，全市有77个乡（镇）分布有煤炭资源，含煤面积4000平方公里，主要分布于六枝、盘县、水城三大煤田，共分21处储煤构造单元，80处井田或勘探区。 2、储量介绍。全市煤炭资源远景储量844亿吨，占全省的44.52%，已探明储量180.01亿吨，保有储量168.19亿吨，占全省的34.3%。煤炭资源品种齐全，有气煤、气肥煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤及无烟煤，其中炼焦煤资源非常丰富，已探明储量104.12亿吨，占六盘水探明储量的63.2%，占全省炼焦煤的88.7%，相当于江南九省炼焦煤储量之和。素有“江南煤都”、“西南煤海”之称，是全国十大煤炭基地之一。3、区域地质构造。六盘水煤田总体为上古生界及三叠系组成的全形褶皱区，以梳状褶曲为主，长、短轴向斜均有，轴向有北西、南北及北东三类，长轴状背、向斜以北西向为多，短轴向斜一般为南北向。向斜轴部地层均为三叠系，向斜外围为早二叠世阳新统及石炭系，上二叠统下部为峨嵋山玄武岩组、上部为龙潭组含煤地层，该层赋存于向、背斜的翼部，在整个煤田中大多连续延展，仅在短轴向斜中呈孤立封闭状态。区域性断裂以与地层走向斜交的平推断层为多，走向断层不多见，中、小型断裂构造比较发育。4、煤系地层。六盘水煤田含煤地层为晚二叠世龙潭组，由海陆交替相砂岩、泥岩夹煤层及石灰岩组成，自西向东，石灰岩层数及厚度不断增加，砂岩、泥岩在煤系中所占比例逐渐降低。煤系中含煤层数十层，其中可采煤层1030层，以中厚和薄煤层为主。5、煤层顶（底）板条件。六盘水煤层的顶板多为泥岩、粉砂岩、细砂岩、泥灰岩，底板多为泥岩、炭质泥岩、粘土泥岩、粉砂岩，岩层的孔隙度都比较小，厚度较大，瓦斯气体很难透过岩层，煤层在变质过程中生成的瓦斯，大部分就被密闭在煤层中。6、煤质特征。六盘水西部地区煤的变质程度较高，属于烟煤一无烟煤，煤的镜煤反射率，在0.834之间，瓦斯生成量和吸附量大，煤层瓦斯含量较高，煤层储存瓦斯的能力也较强，形成了大量的高瓦斯富集区。7、瓦斯富集情况。大部分矿井煤层瓦斯压力在0.323.76Mpa之间，绝对瓦斯涌出量高于1m3min，相对瓦斯含量在15 m3t以上，从西往东，从南往北，瓦斯的含量都是呈渐增的递变，并形成四个瓦斯高富集区域，从民主镇一板桥镇一玛依镇形成一个高瓦斯的闭合区，从滑石镇一松河镇一淤泥镇形成另一闭合高瓦斯区，都格一勺米一玉舍镇形成一个高瓦斯的闭合区，郎岱一箐口一新窑镇形成一个高瓦斯的闭合区。 （二）煤矿基本情况 1、开采现状。全市共有煤矿总数292个，产能11596万t/a。国有煤矿总数26个，总产能4897万t/a；地方煤矿总数266个，产能6699万t/a。正常生产建设矿井总数189个，产能8823万t/a；停产停建矿井87个，产能2781万t/a；其他原因矿井4个；保留矿井及规划矿井12个。全市292处煤矿中：煤与瓦斯突出矿井190个，占全市矿井总数的65.1%；高瓦斯矿井35个，占全市矿井总数的12%；未进行瓦斯等级鉴定（按突出矿井管理）的矿井67个，占全市矿井总数的22.9%。2、近年来瓦斯事故的情况。2009年至今煤矿各类事故的比重情况：共发生事故225起，死亡378人，煤与瓦斯事故发生19起死亡142人，占煤矿总起数和死亡人数的8.4%和37.6%。其中一般瓦斯事故5起，死亡6人；较大瓦斯事故9起，死亡46人，重大瓦斯事故5起，死亡90人。3、瓦斯治理现状 。全市所有突出矿井和高瓦斯矿井全部按要求安设了瓦斯抽采系统。全市突出矿井（含按突出管理的矿井）共有257个，高瓦斯矿井35个，都按要求安装了地面永久瓦斯抽放系统，并能正常运行。大部分煤矿强力推行开采保护层，凡是不具备开采保护层条件的均采取了顶（底板）瓦斯抽放巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯。257个突出矿井中，采取开采保护层的煤矿有109个，不具备开采保护层条件而采取布置顶（底）板专用瓦斯抽采巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯的有104个，其余44个矿井为在建设矿井，还不具备开采保护层及布置瓦斯抽放巷的条件。其中六枝特区开采保护层的煤矿有1个，采取布置顶（底）板专用瓦斯抽采巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯的煤矿有 37个，盘县开采保护层的煤矿有39个，采取布置顶（底）板专用瓦斯抽采巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯的煤矿有42个，水城县开采保护层的煤矿有47个，采取布置顶（底）板专用瓦斯抽采巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯的煤矿有24个，钟山区开采保护层的煤矿有22个，采取布置顶（底）板专用瓦斯抽采巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯的煤矿有1个。 二、瓦斯治理存在的突出问题（一）地质条件复杂，瓦斯治理工程难度大1、煤矿开采地质条件复杂。煤与瓦斯突出与地质构造关系密切，从突出现象看，突出多发生在地质构造带附近，与地应力、瓦斯、地质构造及构造煤、采掘活动综合作用有关，但无一种因素处于明显的主导地位。有的地区构造煤全层发育，煤层赋存极不稳定，产状变化大，特别是煤层厚度经常变化，属于地应力叠加集中区域和瓦斯赋存不稳定区域，煤层瓦斯压力大（1.784.59MPa）、含量高（绝对瓦斯含量在1m3min以上，而相对瓦斯含量都在15 m3t以上），煤的坚固性系数小（0.080.46），透气性低（0.0030.006m2/MPa2.d），煤厚从不足1m可变为58m，煤层赋存条件的变化，导致矿井瓦斯涌出量急剧增大，地质构造预抽存在空白带，同时在地质构造带煤层参数的改变，也给地质构造带的防突工作带了很大难度。2、专用抽采瓦斯巷施工困难。由于地质构造复杂，煤层赋存不稳定，煤层群开采层间距小，瓦斯抽采巷布置时距煤层的安全距离不能保证，造成底板瓦斯抽采巷层位难以选择，无法布置底板瓦斯巷，被迫选择顶板瓦斯巷，而顶板瓦斯巷必须施工下向钻孔，下向钻孔施工难度大，抽采效果差，巷道采后报废，巷道利用率、钻孔利用率低。3、煤层透气性低，抽采效果差。我市绝大多数可采煤层属于高瓦斯低透气性煤层，煤层松软，渗透率低，透气性差，顶底板岩层的孔隙度比较小、厚度较大，瓦斯很难透过岩层，瓦斯保存条件较好，大部分就被密闭在煤层中，瓦斯压力大、含量高，抽采瓦斯钻孔施工过程中出现喷孔、顶钻、塌孔严重等现象，抽采瓦斯钻孔施工深度不足，钻孔成孔率低，随钻下筛管钻孔施工不到位，导致封孔深度长，注浆量大，现场管理难度大，封孔质量达不到要求，造成抽采瓦斯浓度低、抽采效果差，抽采时间长。4、地面钻井抽采难度大。由于六盘水地处山区，地面山高坡大，交通不便无路，钻井设备搬运困难，其次地质构造复杂，煤系地层裂隙、溶洞发育，钻井困难，抽采后钻井与裂隙、溶洞导通漏气，造成抽采浓度低，抽采衰减时间短，抽采效果差，地面钻井抽采瓦斯难度大。5、煤与瓦斯突出与冲击地压相互强化加大了防突工作难度。随着开采深度的增加，瓦斯压力及含量日益升高，局部区域甚至存在冲击动力显现或征兆，煤岩动力灾害并存，冲击地压和煤层瓦斯压力耦合，互为诱因，互相强化，使灾害的防治变得更加复杂和困难，现有技术、装备难以做到根本治理。（二）瓦斯治理技术手段落后，治理效果差1、瓦斯防治基础技术工作薄弱。很多矿井缺乏瓦斯压力、瓦斯含量、抽放半径、保护层参数等指标和临界值等实测参数不完善，不少矿井无准确的瓦斯地质图，不能掌握矿井瓦斯分布和灾害特点，无法采取符合矿井实际的防突措施或者防突措施参数设计不科学，使防突工作很被动。2、保护层开采难度大，保护效果差。保护层开采的煤层本身具有突出危险性，且赋存不稳定，开采难度大，开采过程中瓦斯涌出量高，开采成本高，由于受地质构造、煤层层间岩性影响，有效垂距内保护效果差，达不到应有的保护效果，掘进过程中防突检验指标超限，被迫重新实施区域防突措施。此外由于受断层影响，开采过程中卸压抽采钻孔施工难度较大，且钻孔不能对被保护煤层进行有效控制，造成卸压抽采盲区，抽采不充分。保护层和被保护层层间距小于50m的保护层，保护效果达不到要求，不能消除突出危险，加之保护层和被保护之间还有不可采的薄煤层，所以开采保护层的成本高，难道度大，保护效果不理想。3、抽、掘、采关系紧张加大了瓦斯治理的压力。由于地质构造复杂、断层多，抽采瓦斯巷掘进单进低，又无法采用综掘，造成抽采瓦斯巷施工时间长，加之煤层透气性差，需要抽采时间长，导致穿层预抽煤层瓦斯区域防突措施工程量大，实施周期长，抽采达标时间长。同时由于受地质构造影响，抽采钻孔不能对煤层进行有效控制，难免出现抽采盲区，区域抽采不能完全达标，在突出煤层煤巷掘进过程中还必须补充局部预抽瓦斯的防突措施，也无法采用综掘施工，造成掘进单进低，采掘接续紧张。4、采空区埋管抽采存在隐患。由于大部分煤层是、类自燃煤层，开放式抽采的同时给采空区自燃发火带来了隐患，抽采过程中必须对抽采负压、流量进行控制，管理不好会造成采空区自燃发火，埋入采空区管道必须进行防火花及绝缘保护，并且存在不可控因素，由于采空区瓦斯处于爆炸浓度，存在采空区瓦斯爆炸的潜在威胁。5、瓦斯治理工程成本高。对于不具备保护层开采的区域，采用布置顶底板瓦斯抽放巷治理掘进条带和回采区段煤层瓦斯，增加了大量的瓦斯防治岩巷工程量，穿层钻孔量、钻孔封孔量、打钻设备、抽采设备、抽采管网等均大幅增加，造成瓦斯防治成本大大增加。据调查，突出矿井吨煤成本在400-900元之间，底板抽采巷成本在每平方米1000元左右，基本上每掘进一米底抽巷成本在10000元左右。6、防突技术管理方法滞后。防治煤与瓦斯突出是一项复杂系统管理工作，组织和技术管理程序中的任何一个环节出现问题都可能造成事故的发生。我市煤矿企业不同程度地在地质分析、预测预报、防突设计参数、瓦斯地质图的绘制、瓦斯抽采量的计算、消突评价环节等方面缺乏一些有效的措施和方法，粗放式的防突管理工作必然导致突出事故的防不胜防。 7、“以用促抽”的格局还没有真正形成。全市257个高瓦斯突出矿井中采取乏风氧化、瓦斯发电和供给民用的高突矿井还不到20个，其余三分之二的高突矿井风排瓦斯和抽采的瓦斯都直接排放到大气中，瓦斯利用仍然处在低水平，造成了资源的浪费，制约了“以用促抽”格局的形成。三、急需解决的技术难题（一）先进适用装备1、应用物探对煤层瓦斯治理效果进行评价的技术。2、地质条件复杂地区地质构造的探测技术。3、瓦斯抽采钻孔参数快速测定技术。（二）低透气性突出煤层瓦斯抽采技术1、提高低透气性松软中厚突出煤层抽放钻孔成孔率的技术。2、低透气性煤层提高瓦斯抽采浓度的技术。3、松软煤层抽采钻孔封孔、防治塌孔技术，提高瓦斯抽采效果技术。4、地质构造复杂地区，优化专用抽采瓦斯巷布置、施工的技术和下行钻孔施工先进技术。（三）科学适用的防治煤与瓦斯突出技术1、水平煤层水平石门揭煤防治冒顶与顶部快速加固技术和石门快速揭穿煤层技术。2、所有煤层均具有突出危险性时的保护层选取和增强保护效果的技术。3、解决煤与瓦斯突出与冲击地压相互作用技术。（四）其它瓦斯治理关键技术1、近距离自燃发火煤层群开采下保护层的防治自燃发火技术。2、自燃发火煤层沿空留巷的自燃发火防治与留巷内瓦斯管理技术。3、采煤工作面采空区埋管抽放防治采空区发火和瓦斯爆炸的技术。9