煤與瓦斯突出礦井防治“三超前”

陳國政

重慶松藻煤電有限責任公司(以下簡稱“松藻煤電公司”)是我國西南最大的無煙煤生產基地，現有6對生產礦井，礦區煤系地層為二疊系龍潭組，含煤5～14層，所開采的煤田保有儲量6億多t。煤層瓦斯壓力4.5～10.5MPa，礦井平均絕對瓦斯總涌出量85.26m3/min、最大151.17m3/min，礦井平均相對瓦斯總涌出量71.27m3/t、最大108.7m3/t，為嚴重的煤與瓦斯突出礦井。

松藻礦區歷年來煤與瓦斯突出事故頻繁發生，突出最多的一年竟發生75次，最大突出煤量2910t、噴出瓦斯25.4萬m3。因煤與瓦斯突出事故死亡的人數，占松藻煤電公司總死亡人數的39.97%。1960年松藻礦區發生的一起特別重大煤與瓦斯突出事故，導致125人死亡。

為構建安全長效機制，總結公司近年來的經驗教訓，松藻煤電公司確定了“三超前”(掘進超前、抽放超前、保護層開采超前)戰略布局，在管理體系上和開采布局上著眼于防突，實現“掘、抽、采”協調發展，以有效預防煤與瓦斯突出重大事故。

合理采掘部署

量化“三超前”指標

“三超前”具體是指煤與瓦斯突出礦井的專用瓦斯抽采巷道掘進超前于抽采工程，瓦斯抽采工程超前于保護層開采，保護層開采超前于被保護層開采。“三超前”的核心是開采保護層與預抽煤層瓦斯。抓好“三超前”工作，不僅能滿足綜合治理瓦斯所需要的時間、空間條件，而且能促進煤與瓦斯突出礦井掘、抽、采關系協調發展，防止發生重大煤與瓦斯突出事故，是實現煤與瓦斯突出礦井安全長效機制的堅實基礎。

掘進超前要求在水平生產能力開始遞減前1～1.5年，必須完成接替水平的基本井巷工程、安全系統、安裝工程；在采區(盤區)生產能力開始遞減的前6個月，接替采區(盤區)要布置好，采區(盤區)設備不僅要安裝到位，而且要調試至正常運轉；底板開拓系統必須超前專用瓦斯抽采巷道一個工作面條帶，確保專用瓦斯抽采巷道的施工；煤層開拓系統必須超前準備至少一個工作面區域，確保下一個工作面的施工進入空間；專用瓦斯抽采巷道必須超前于一個保護層準備工作面，以確保保護層準備工作面巷道掘進時滿足先抽后掘的要求；保護層工作面的回采巷道，采前形成的時間也應不少于8個月，以滿足首采層工作面本層先抽后采的要求。

瓦斯抽采超前要求對首采薄煤層保護層(也有突出危險)掘進前的穿層預抽、回采前的本層預抽和鄰近層預抽時間，均不少于6個月，同時要求瓦斯預抽率達到30%以上。

保護層開采超前要求礦井保護煤量可采期不得少于30個月，可供布面的保護煤量可采期不得少于20個月。

堅持技術進步

落實“三超前”指標

針對礦井部署“三超前”達標存在的突出問題，近年來，松藻煤電公司積極開展了提高掘進單進、預抽瓦斯與保護層開采的技術難題研究，落實“三超前”指標，促進礦井“掘、抽、采”的協調發展。

為了確保掘進超前，松藻煤電公司通過創新石門揭煤技術、應用地質構造超前物探技術，開展了掘進裝備與工藝等研究。公司一是創新了漸進式快速石門揭煤的4項關鍵技術，即快速預測技術、增透消突技術、移動安全屏障技術、松軟煤體固化技術，這4項技術的成功應用，使揭煤不放震動炮，揭煤時間縮短30%，有效避免了揭煤時發生煤與瓦斯突出。二是初步建立了礦井地質構造超前物探技術體系，引進與應用DTC-150、KDZ1114-3地質超前探測儀，定期對掘進工作面前方60～150m內的地質變化情況進行預報，不但準確地預報了掘進工作面前方的地質構造，還減少了鉆探數量和工程量。三是開展掘進裝備與工藝研究，公司從改造排矸系統直通化入手，簡化運輸環節，改進輔助運輸方式，開展窄機身綜掘、鉆爆工藝及支護新技術的應用攻關，全面提高掘進單進。這些技術的應用，不但實現了掘進超前，而且為治理瓦斯留足了時間空間。

為了確保抽采超前，松藻煤電公司對瓦斯抽采超前的技術難題進行了研究，特別是在增加煤層透氣性、鉆進工藝、鉆孔機具、封孔工藝等方面做了大量研究工作。研究應用了增透預抽瓦斯技術，采取深孔預裂爆破，使鉆孔瓦斯抽采量增加12%～30%，縮短瓦斯抽采時間30%～45%；應用高壓水力增透技術，提高了鉆孔單位時間抽采量170%；進行了松軟突出煤層鉆機與鉆進工藝配套研究。如引進ZY1250和MK-4型鉆機，配合螺旋鉆桿和壓風排粉工藝施工φ96mm順層鉆孔，平均孔深89.4m,最大孔深168m，實現了首采突出層工作面無“空白帶”超前抽采。同時，公司還積極開展了抽采鉆具適用性研究。如應用潛孔錘鉆進過硬巖技術，節省時間50%、降低成本61%；采用金剛石復合片鉆頭，實現了多巖性鉆進一次成孔，臺機效率達到4032m/月。此外，公司還深化了封孔工藝研究。應用馬麗散封堵本煤層鉆孔，使單孔抽采瓦斯濃度達到35%～95%，提高了280%；100個鉆孔抽采量提高233%，達到1.33m3/min。

為了確保保護層開采超前，松藻煤電公司堅持機械化開采與綜合治理瓦斯并重。在薄煤層開采超前上，積極推進薄煤層機采、綜采工藝，構建防突“三級”預測體系，完善了防突工藝和實施采空區抽采等工作，不僅加快推進了保護層工作面，而且有效地提高了被保護煤量。

在推進保護層工作面采煤機械化上，公司目前已有5對礦井實行了保護層工作面高檔機采與綜合機械化采煤，保護層工作面采煤機械化率達到81.25%、采煤綜合機械化率達到62.5%。公司還積極建立了防突“三級”預測體系，將防突預測工作分成區域預測、小塊段預測和局部預測3級，使防突工作由粗到細、由細到準確，減少防突工程量60%～70%。同時，公司還著力研究完善了防突工藝。20世紀90年代，松藻煤電公司打鉆孔時還需要3～5道工序、2套以上機具，這樣做不僅費工，而且費時。近年來，松藻煤電公司通過對防突新工藝的研究，打鉆孔工作只需一套機具、一個工種人員，在原有一個工序內完成預測、消突、檢驗等工作，使防突施工速度提高了50%。此外，公司還建立了采空區抽采系統，實施瓦斯分源治理。針對松藻礦區保護層工作面瓦斯涌出量大，在采取穿層卸壓抽、本層預抽、風排措施的基礎上，積極對采空區實施瓦斯抽采，有效解決了保護層工作面開采中瓦斯突出的問題，單面采空區年抽采瓦斯量達到800萬m3以上。

嚴格節點管理

實現“三超前”目標

為實現“三超前”目標，松藻煤電公司成立了以總經理為組長的領導小組，制定了相關管理辦法，確保礦井“三超前”計劃兌現。一是制定“三超前”達標管理辦法。明確各礦井“三超前”具體控制指標，分年下達“三超前”節點目標計劃，按標準考核定級， 達到“三超前”甲級的礦井獎勵25萬元、乙級礦井獎勵15萬元，未達標的礦井處罰15萬元。二是制定了掘進單進創歷史記錄獎勵辦法。凡月度安全、質量等指標達到考核要求的掘進隊，獎勵1～5萬元。三是制定了抽采績效考核辦法。把噸煤抽采量、噸煤抽采進尺、礦井抽采率、抽采濃度，與礦井績效、礦領導年薪掛鉤考核，同時規定，凡突出薄煤層保護層巷道掘進條帶或石門揭煤、保護層工作面本層預抽率(或時間)不足、被保護層卸壓抽采超前距不足，要處罰礦長、煤礦總工程師等負責人各800～2000元。四是制定了保護層開采創水平獎勵辦法。對年度保護層工作面安全質量標準化達到考核要求的礦井，公司將分級給予獎勵，甲級的礦井獎勵25萬元、乙級的礦井獎勵20萬元、丙級的礦井獎勵15萬元。

通過不斷努力，松藻煤電公司的煤與瓦斯突出事故得到有效遏制。從1995年以來，松藻煤電公司平均每年減少了采、掘工作面瓦斯超限128次，減少煤與瓦斯突出15.9次，企業也多次榮獲部、省、市授予的“安全生產先進局”“勞動安全達標局”稱號。2005年和2007年，松藻煤電公司還消滅了瓦斯災害事故。這些實踐證明，正是堅持部署“三超前”措施，實現了公司突出礦井“掘、抽、采”的協調發展和公司的安全生產。

編輯余茂君