冀中能源峰峰集團礦井瓦斯綜合治理體系建設

孟憲營

（冀中能源峰峰集團有限公司，河北 邯鄲056107）

礦井瓦斯災害是威脅煤礦安全生產的重大災害之一[1]，它可以致人窒息死亡，也可以導致燃燒、爆炸事故而摧毀礦井設備與設施，發生噴出或者突出事故而造成大量人員傷亡。峰峰礦區是河北省范圍內煤礦瓦斯災害最為嚴重的區域[2]，所屬11 對礦井中有6 對為突出礦井和2 對高瓦斯礦井。因此瓦斯綜合治理工作是峰峰礦區安全工作中的重中之重。峰峰集團經歷長時間的開采后很多礦井進入到了深部開采，部分礦井開采深度達1 000 m。同時受限于峰峰礦區地質條件復雜，保護層開采難度大，再加上主采煤層透氣性低，影響了礦井安全高效生產和采掘接替。近年來峰峰集團通過對瓦斯防治理論研究和工程實踐，逐步建立了一套瓦斯綜合治理體系，通過不斷的完善治理體系，科學的防治瓦斯，確保了礦井的安全高效生產。

1 冀中能源峰峰集團礦井概況

冀中能源峰峰集團有限公司位于河北省邯鄲市，前身是1949 年建局的峰峰礦務局。經過60 多年的發展，峰峰集團已發展成為集采選、電力、焦化、煤化工、建材等為一體的特大型煤炭企業，本部礦井煤炭年產量約1 600 萬t。峰峰集團所屬礦井位于峰峰礦區，峰峰礦區位于邯鄲市西部及西南部，行政區劃屬于峰峰礦區、磁縣、武安市。峰峰礦區地理位置位于太行山東部邊緣，煤層發育時代為石炭-二疊系，地質構造條件及水文地質條件十分復雜。礦區內有2#、4#、6#、7#、8#、9#6 層可采煤層，其中7#、8#、9#煤層和深部6#煤層受煤層基底厚約600 m 的奧灰含水層水威脅不能開采，現只開采2#、4#和淺部6#煤層。本部現有生產礦井11 對，其中煤與瓦斯突出礦井6 對，高瓦斯礦井2 對，突出礦井占1/2 以上。礦井煤層瓦斯含量為2～22 m3/t，瓦斯壓力為0.1～1.5 MPa，瓦斯涌出絕對量260 m3/min 左右。隨著采深的繼續加大，瓦斯含量和壓力也隨之增加。

2 瓦斯綜合治理體系建設

2.1 以強化瓦斯抽采為重點的瓦斯治理體系

隨著峰峰集團各礦井采深的不斷延深，受奧灰水及地質構造影響，突出礦井4#煤層保護層工作面將逐步不可采，深部地區將成為峰峰集團下一步瓦斯治理的重點及難點。為了應對瓦斯治理難點，逐步形成了以強化瓦斯抽采為重點的瓦斯治理體系，即：突出礦井具備保護層工作面開采條件的地區，必須嚴格落實保護層開采瓦斯治理模式[3]，并對上覆突出煤層工作面進行瓦斯抽采。對突出礦井2#煤層深部地區不具備保護層工作面開采條件的，嚴格落實頂（底）板瓦斯治理巷的瓦斯治理模式，并要求頂（底）板瓦斯治理巷道必須貫穿整個開采塊段。逐步形成“一面多巷”的工作面布置方式，以滿足2#煤層工作面的瓦斯抽采需要。為開展以強化瓦斯抽采為重點的瓦斯治理體系工作，主要采取以下瓦斯治理措施：

1）大力推進保護層開采。突出礦井具備保護層工作面開采條件的地區，必須進行保護層開采。保護層工作面實現了沿空留巷“Y”型通風，取消了階段煤柱，利用留巷進行瓦斯抽采，取得了很好的效果。同時推廣在保護層工作面兩巷施工網格式走向穿層長鉆孔抽采卸壓瓦斯的技術[4-6]，解決保護層開采期間工作面瓦斯超限問題，同時也通過對卸壓瓦斯的抽采，解決被保護層的煤與瓦斯突出問題，最大限度地降低被保護層的噸煤瓦斯含量，保證被保護層開采期間的安全。8469 兩巷施工網格式走向穿層長鉆孔后，能及時截抽上覆大煤卸壓瓦斯，瓦斯抽采濃度為40%～90%，瓦斯抽采量平均為10～15 m3/min，最高達到17 m3/min。工作面上隅角瓦斯濃度為0.1%～0.3%，回風巷瓦斯濃度為0.1%～0.2%，其上覆2 號煤層殘存瓦斯含量為5.05 m3/t，瓦斯治理效果非常明顯。

2）“一面多巷”瓦斯綜合治理。突出礦井2#煤層深度地區不具備保護層工作面開采條件的，嚴格落實頂（底）板瓦斯治理巷的瓦斯治理模式。逐步形成“一面多巷”的工作面布置方式。根據工作面長度布置1～2 條底板瓦斯治理巷，并在底板巷中施工穿層鉆孔抽采瓦斯；工作面布置2 條煤巷，施工順層鉆孔；在工作面頂板布置頂抽巷，用于抽采卸壓瓦斯。該技術在峰峰集團九龍礦15249S 工作面實施，九龍礦15249S 工作面“一面四巷”布置圖如圖1。工作面設計走向779 m，傾向159 m，在底板巷的巷道內施工穿層鉆孔，鉆孔間距6 m，每組鉆孔8～12 個。經過底板巷抽采，殘存瓦斯含量降至4 m3/t 左右，基本解決了煤與瓦斯突出問題，保證工作面正常回采。

圖1 九龍礦15249S 工作面“一面四巷”布置圖Fig.1 Layout of“one side and four lanes”in 15249S working face of Jiulong Mine

3）礦井瓦斯抽采精細化示范礦井建設。為了提高瓦斯抽采效果，峰峰集團本部所屬高瓦斯、突出礦井均制定了瓦斯抽采精細化示范礦井建設方案，從制度、裝備、技術、考核等方面進行詳細的規劃，在制度方面：建立健全礦井瓦斯抽采專業機構及管理制度，增加了獎懲考核項目；在裝備方面：增加了千米定向鉆機、履帶式大功率鉆機、水力沖孔成套裝備、惰性氣體爆破成套設備、隨鉆測斜裝備等先進裝備，進一步提高機械化水平；在技術方面：采用了定向長鉆孔瓦斯抽采[7-8]、水力沖孔增透[9-10]、惰性氣體爆破預裂[11]、“兩堵一注”封孔等先進的抽采技術成果，取得了良好的抽采效果；在考核方面：所屬高瓦斯、突出礦井均建設了鉆孔施工視頻監控系統，確保鉆孔施工到位，同時建成了抽采效果自動評判系統，實現消突效果的自動評價。

4）回采工作面瓦斯綜合治理技術的應用。為了解決回采工作面瓦斯問題，現峰峰集團采用高位鉆孔抽采技術和上隅角隔離墻+預留管采空區抽采技術相結合的綜合治理措施。回采工作面瓦斯綜合治理技術如圖2。高位鉆孔抽采技術主要在運料巷下幫，沿走向方向上約50 m 布置1 個鉆場，每個鉆場鉆孔成扇形布置，布置10～20 個高位鉆孔。終孔位置分3 列布置，第1 列鉆孔壓茬前一鉆場50 m，第2 列鉆孔壓茬前一鉆場30 m，第3 列鉆孔壓茬前一鉆場10 m。上隅角隔離墻+預留管采空區抽采技術指在工作面上隅角未放頂前，把上隅角及回風巷浮煤清理干凈，將管徑不低于φ300～φ500 mm 的管路布置在采空區側巷道上幫，每隔20 m 左右安裝1個抽采用“蓮蓬頭”，擺設木垛進行保護。當工作面推過第1 個管路的“蓮蓬頭”埋壓3～5 m 時開始抽采，及時調整抽采流量和負壓，可較好地解決工作面回風流和上隅角局部瓦斯超限問題。技術在多個礦井使用，以羊東礦8269 工作面為例，抽采瓦斯濃度30%～40%，純量達到6～8 m3/min，回風巷瓦斯濃度保持在0.3%左右，確保了工作面安全高效回采。

圖2 回采工作面瓦斯治理技術Fig.2 Gas control technology of working face

5）頂板走向水平長鉆孔抽采技術。頂板走向水平長鉆孔抽采技術采用全液壓定向鉆機在距離巷幫35 m，高度距頂板約17 m 的砂巖層位置施工多個長達300～400 m 的長鉆孔進行抽采。以大淑村礦172107 工作面為例，在172107 工作面煤層頂板上覆巖層的裂隙帶施工4 個高位定向鉆孔，頂板走向水平長鉆孔抽采技術如圖3。采用走向水平長鉆孔后，抽采量穩定在2.5～4.2 m3/min，并且抽采量能保持長時間穩定，不出現高頂鉆場周期性衰減情況。

圖3 頂板走向水平長鉆孔抽采技術Fig.3 Strike horizontal long borehole extraction technology in roof

2.2 “一礦一策、一面一策”管理體系

峰峰集團建立的了以強化“一礦一策、一面一策”為重點的管理體系，瓦斯治理管理體系包括礦井“一礦一策、一面一策”系列管理和“雙級管控”模式。瓦斯治理管理體系如圖4。

圖4 瓦斯治理管理體系Fig.4 Gas control management system

2.2.1 礦井“一礦一策、一面一策”管理

峰峰集團所屬本部高瓦斯、突出礦井均按要求編制了“一礦一策、一面一策”瓦斯治理工作方案，集團公司以正式公文予以批復，細化了礦井年度瓦斯治理工作目標，并將各項任務按月分解，集團公司進行月度調度、季度考核，明確了礦長為瓦斯治理工作第一責任人，通風副礦長為瓦斯治理現場落實管理第一責任人的管理制度。每季度對各礦井執行情況進行現場督導檢查，對完成較好單位黨政正職和副總師以上相關人員給予獎勵，對未完成計劃指標的進行處罰。每一季度組織突出礦井召開防突例會和一通三防總工例會，對防突措施落實情況進行會診。

2.2.2 “雙級管控”模式

建立公司和礦井兩級風險預控和隱患排查制度。在風險管控方面：集團公司每月度搜集各礦井存在的風險情況，特別關注石門揭煤、采掘應力集中區、過斷層、巷道貫通、工作面初采初放等風險較高地點，制定風險管控措施，要求礦井在人員、技術、措施、資金、時限五方面積極落實。礦井在進行風險排查后，結合集團公司下達的風險提示，確保做到管控措施“五到位”。

在隱患排查方面：公司每季度開展“一通三防”專業業務保安考核工作，并專門制定了考核工作標準。排查內容主要包含“一通三防”各系統情況，瓦斯治理制度完善情況，措施的落實情況，是否出現重大隱患等，通過對上述內容的排查確保制定的瓦斯治理措施落實到位。同時開展每周“剖析診斷”2 個礦井，對礦井存在的突出問題進行分析，并督導礦井整改。

礦井每周開展“一通三防”專業檢查，每周由礦總工程師組織通風、生產、技術、安全等部門對井下所有地區進行系統的排查。對本周排查出現的隱患和問題制定整改措施，及時解決。同時礦井必須每天開展通風瓦斯日分析，每天由總工程師或通風副總組織各部門對當天的通風系統、瓦斯變化趁勢、抽采情況、瓦斯地質情況、自然發火情況、安全監控系統等進行分析，超前采取措施，預防事故發生。

通過風險預控和兩級隱患排查減少了“一通三防”隱患，確保了“一礦一策、一面一策”措施的落實，實現了安全生產。

2.3 管理考核體系

各礦井均按要求建立健全了各級管理人員瓦斯治理工作責任落實和相關崗位員工規范操作的管理考核體系；明確了各級管理人員的責任劃分及相關崗位員工的正規操作，細化了瓦斯治理各項工作的考核目標及獎懲制度。重點對高瓦斯、突出礦井瓦斯治理“一礦一策、一面一策”現場執行情況進行考核獎勵，并對保護層工作面開采面積、瓦斯抽采利用發電量、通風巷道整修降阻工程、頂（底）板瓦斯治理巷、瓦斯抽采精細化建設、安全監控系統管理及瓦斯超限特別規定等8 個方面進行細化考核。

1）保護層工作面開采面積考核。突出礦井嚴格按集團公司季度下發保護層面積開采計劃，完成季度計劃指標時，集團公司按如下標準給予獎勵：煤厚在1.3 m 以上時，每平方米獎勵40 元；煤厚在1.1～1.3 m 時，每平方米獎勵50 元；煤厚在1.1 m 以下時，每平方米獎勵60 元。對季度未完成保護層開采計劃的礦井不予獎勵，并給予處罰，罰款金額為：（季度計劃保護層開采面積-實際開采面積）×每平方米獎勵金額/2。

2）瓦斯抽采利用發電量考核。為實現礦井瓦斯抽采利用最大化，集團公司對抽采礦井實行抽采瓦斯量、利用量及抽采率執行季度考核。礦井完成集團公司下達的季度瓦斯抽采量、利用量及抽采率計劃的前提下，集團公司按照以下標準給予工資獎勵：按瓦斯利用發電量進行考核獎勵，每1 kWh 獎勵0.1 元。對季度未完成計劃的礦井不予獎勵并給予處罰，罰款金額為：（季度計劃發電量-實際完成發電量）×0.1 元/kWh。

3）通風巷道整修降阻工程考核。集團公司根據礦井年初通風巷道整修及降阻計劃執行季度驗收、考核制，對按計劃完成通風巷道整修（擴整至原巷道斷面2/3）的，集團公司將按每米500 元標準給予獎勵，對季度未完成計劃的礦井不予補貼。并給予處罰，罰款金額為：（季度計劃工程量-實際完成工程量）×每米獎勵金額/2。

4）頂（底）板瓦斯治理巷考核。高瓦斯、突出礦井須按集團公司年度、季度下發的頂（底）板瓦斯抽采巷工程計劃進行安排作業。礦井完成集團公司每季度計劃指標，集團公司將按每米3 000 元標準給予補貼，對季度未完成計劃的礦井不予補貼。并給予處罰，罰款金額為：（季度計劃工程量-實際完成工程量）×每米獎勵金額/2。

5）瓦斯抽采精細化建設考核。每季度根據集團公司對礦井瓦斯抽采系統抽檢、驗收及通防業務考核等檢查情況，對瓦斯抽采礦井抽采精細化工作進行考核，季度末根據檢查問題、瓦斯抽采及利用完成等情況對各瓦斯抽采礦井瓦斯抽采精細化工作進行打分、排名，并兌現獎懲：第1 名20 萬元、第2 名15萬元、第3 名10 萬元；對瓦斯抽采精細化考核得分低于80 分的礦井，罰款5 萬元；未完成季度瓦斯抽采及利用量的礦井不列入獎勵范圍內。

6）安全監控系統管理考核。強化現場安全監控設備、線路管理，保證監控設備運行正常，集團公司將對安全監控設備故障率（包括斷線、誤報、監測數據誤差大于標定值及系統聯網中斷超過5 min）及安全監控系統運行情況進行季度驗收考核；季度末，集團公司對礦井安全監控系統情況進行考核排名，兌現獎懲。

7）啟封密閉瓦斯排放考核。為杜絕瓦斯窒息事故，私自啟封、違規排放，加強現場管理，集團公司對啟封密閉瓦斯排放工作進行過程管控、半年考核。考核標準：礦井每安全完成1 次啟封密閉瓦斯排放工作，對礦井獎勵2 萬元（累計計算）；對私自啟封、違章排放的，按相關規定追究處理。

8）強化礦井瓦斯超限考核。為了遏制礦井發生瓦斯超限事故，實現瓦斯“零超限”目標，特制定了《強化礦井瓦斯超限事故管理特別規定》對瓦斯超限事故進行管理和考核。大力獎勵未發生瓦斯超限事故的礦井，對發生瓦斯超限的礦井除進行罰款外，瓦斯超限濃度較大時對責任主管副總工程師、主管副職給予免職等處分，同時根據事故情節對黨政主要負責人、分管安全領導給予記過、降職、免職等處理。

3 結 語

通過建立健全所屬礦井瓦斯綜合治理體系，形成了具有峰峰礦區特色的瓦斯防治體系。峰峰集團堅持“通風可靠、抽采達標、監控有效、管理到位”的瓦斯治理理念，強化以瓦斯抽采為重點的治理體系、以“一礦一策、一面一策”為重點的管理體系、以各級管理人員責任落實和相關崗位員工規范操作為重點的考核體系建設。確保實現瓦斯“零超限”、煤層“零突出”、煤層“零自燃”目標。瓦斯綜合治理是一項極其復雜的工程，集團公司將積極學習新的防治經驗，采用最新的瓦斯治理科學技術和裝備，推動瓦斯治理水平進一步提高。