專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式探討及應用

呂偉偉，陳 斌

(1.陜西煤業化工技術研究院有限責任公司，陜西 西安 710065；2.煤炭綠色安全高效開采國家地方聯合工程研究中心，陜西 西安 710065)

0 引 言

我國是世界上能源生產和消耗最大的國家之一，據預測我國煤炭資源量5.9萬億t，在資源總量中占比94%，而天然氣、石油等其他資源僅占6%[1]；從建國初期至今，煤炭一直處于我國能源結構的主體地位。《可持續能源發展戰略》指出，預計到2020年煤炭在我國一次能源消費結構中的比率不會低于60%；到2050年，煤炭所占比例不會低于50%[2]。而我國90%以上煤炭生產礦井為井工開采[3]，隨著開采深度增加，多數礦井轉為突出礦井，瓦斯成為制約礦井安全高效生產的因素之一。

近年來，隨著行業政策引導、國家科技項目研發力度加大及技術裝備的長足進步，我國煤炭生產安全形勢有明顯好轉，瓦斯事故整體下降趨勢顯著，但隨著開采深度的增加，部分低瓦斯礦井、高瓦斯礦井逐漸過渡為突出礦井，原突出礦井瓦斯災害更加嚴重，因此，我國煤炭企業瓦斯治理工作依然艱巨[4]。礦井瓦斯災害治理是集技術和工程施工為一體的系統工程[5]，目前多數礦井存在瓦斯治理施工工期長、礦井抽采達標接替緊張、缺乏專業化的施工隊伍及專業化裝備的問題，致使瓦斯治理技術和工程施工存在一定的滯后，礦井開采煤量和抽采達標煤量不成正比，制約了礦井的安全生產和正常接替。為此，部分礦井通過和科研院所合作，使礦井的瓦斯治理技術有了顯著提升，但隨著科研院所合作項目的結題、礦井技術人員的流動、相關專業化施工隊伍的缺失及技術資金投入的滯后，多數科研技術成果及裝備未能很好地應用到礦井的實際生產中[6]，技術成果和工程實踐脫節，致使科研項目成果向生產力的轉化率較低[7]，礦井瓦斯治理難題并未得到持續有效的解決。探索專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式，將科研技術成果及裝備與瓦斯治理工程相結合，對于解決礦井瓦斯治理技術和工程脫節的困境具有重要的現實意義。

1 煤炭企業常規瓦斯治理模式及存在問題

1.1 常規瓦斯治理模式

隨著礦井開采深度及強度的增大，瓦斯治理難度加大，煤炭企業僅僅依靠自身的科研技術力量已經很難滿足礦井安全生產的需要，煤炭企業以多種方式和科研院所合作，一定程度上解決了礦井瓦斯治理難題，主要的瓦斯治理方式有煤炭企業成立研究單位、煤炭企業與科研院所簽訂科技項目合同、煤炭企業與施工單位合作。

1) 煤炭企業成立研究單位。隨著礦井安全生產實際需要、政府監管力度加大及規范煤炭企業自身安全需求，主要產煤大省的煤炭企業多數成立了附屬于企業的研究院，如河南能源化工集團有限公司成立了河南能源化工集團研究總院有限公司，中國平煤神馬集團成立了中國平煤神馬集團能源化工研究院，陜西煤業化工集團有限責任公司成立了陜西煤業化工技術研究院有限責任公司。煤炭企業成立研究院分管瓦斯業務主要負責解決礦井常規瓦斯參數測試、常規項目立項、管理企業與科研院所合作項目、作為第三方出具企業資質范圍之內的生產報告等。

2) 煤炭企業與科研院所合作。針對礦井瓦斯治理難點或企業研究院不在資質范圍之內的項目，煤炭企業以技術咨詢、技術服務等方式與科研院所合作，依托科研院所自身專業化技術的優勢，實現需求項目的精準對接，解決煤炭企業礦井瓦斯治理問題。項目開展的同時，為礦井培育了相關的專業技術人員，一定程度上提升了礦井的瓦斯治理技術水平。

3) 煤炭企業與外委施工單位合作。多數礦井瓦斯治理以鉆孔預抽為主，礦井瓦斯治理需要施工大量的鉆孔，工程量大、施工效率低、施工周期長，加之施工隊伍的缺乏，部分煤炭企業選擇與外委施工隊伍合作，在礦井技術部門的指導及監督下，外委隊伍僅負責瓦斯治理鉆孔工程的施工，有效地加快了瓦斯治理工程進度。

1.2 存在問題

長久以來，煤炭行業是技術、人員和資金投入密集的行業，煤炭企業通過自身成立研究單位、與科研院所及外委施工單位合作，一定程度上解決了技術、人員、施工問題，但存在以下問題。

1) 煤炭企業下屬礦井數量多，企業自身成立的研究單位人員力量不足、科技支撐環節薄弱，只能指導并解決礦井小范圍瓦斯治理技術難題，對于需要投入時間長、人員數量多、技術難度大的項目，不能長效、可靠地為礦井提供技術、人員支撐。

2) 科研院所多數為煤炭企業提供單一技術咨詢服務，技術咨詢要求的專業化技術程度較高[8]，煤礦技術人員(特別是低瓦斯礦井、高瓦斯礦井轉為突出礦井及資源整合礦井，防突技術力量不足)掌握并應用到現場的難度大，隨著單一咨詢服務的結束，科研院所咨詢成果很難持續高效轉化為煤炭企業生產力。現階段煤礦企業向高效、專業、智能的趨勢發展，這種短期的、單一的技術咨詢服務已經很難滿足現代化礦井安全高效生產的需要。

3) 伴隨著互聯網+、大數據技術的高速發展，創造了一大批新興行業[9-10]，年輕人有了更多的就業選擇，但受“煤礦井下危險、環境差、工作位置偏”等傳統觀念負面影響，部分煤炭企業出現招工難、缺乏高素質工程施工隊伍等問題，尤其是一線工程技術人員[11-12]。外委施工隊伍能夠給礦井瓦斯治理工程提供施工的人員力量，但外委施工隊伍的人員流動性大，多支施工隊伍作業，礦井管理難度大。針對礦井需要解決的難點問題，外委施工隊伍的人員素質、專業技術水平有限，很難支撐礦井技術方案的現場實施。

2 專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式

礦井瓦斯災害治理是集技術、工程、資金為一體的系統性較強的工程，針對目前煤炭企業常規瓦斯治理模式存在的問題，提出了專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式。

2.1 內容

煤炭企業與具有相關行業資質、專業化技術人員、設備、高素質施工隊伍的服務機構(科研院所)開展合作，將工程區域瓦斯治理工作發包給服務機構，服務機構投入技術、設備、人員，按照與煤炭企業合同約定內容，完成工程區域瓦斯治理技術方案編制、設備儀器投入、施工人員組織管理、鉆孔工程施工等一系列的系統工作，服務機構對工程的各方面(工程質量、工期、施工安全)負責，并達到竣工驗收。

專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式依托服務機構專業化技術、先進的設備儀器、高素質施工隊伍優勢，可有效解決礦井瓦斯治理技術薄弱、人員力量不足、設備資金投入大、工程施工周期長等問題，長效、可靠地為礦井提供技術、人員、設備支撐，逐步緩解礦井生產接替緊張局面。同時，可提高服務機構(科研院所)科研成果的轉化率，使科技成果實實在在轉化為礦井的生產力。

2.2 適用條件

根據《中華人民共和國煤炭法》《中華人民共和國安全生產法》《關于進一步加強煤礦瓦斯防治工作的若干意見的通知》等法律法規、政策要求，統籌服務機構資質、能力及煤礦安全生產現狀，并非所有礦井都適合引進專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式，也不是所有服務機構都有能力開展專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理項目。

1) 適用煤礦。目前多數突出礦井逐步進入深部開采，瓦斯治理技術難度加大，需要投入的資金更大，專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式可以有效解決突出嚴重礦井、低瓦斯礦井、高瓦斯礦井轉為突出礦井及瓦斯治理技術薄弱、設備儀器落后、技術人員力量缺乏、施工隊伍人員不足、投入資金較大的煤炭企業面臨的生產困局，實現突出煤層高效、經濟、可靠治理，降低企業安全管理風險。

2) 對服務機構的要求。礦井瓦斯災害治理要求對應的服務機構應有相應的技術保障、工程施工能力，同時也應具備一定的項目資金墊付能力。為滿足項目實施的技術保障，服務機構應具備行業相關、生產經營范圍內的等級資質，具有項目相關的、已經成功應用的技術、裝備，配備專業化技術人員。為滿足項目工程施工，服務機構應配備高素質的施工隊伍，完善的施工管理組織制度，先進的裝備、儀器。為滿足項目的資金保障，服務機構應為獨立法人機構，注冊資本金不少于項目合同金額，能夠承擔因服務機構原因造成的項目損失。

2.3 風險管控制度

為保障專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式實施，項目發包方(煤礦)和承包方(服務機構)須建立健全風險管理和控制制度，并在雙方簽訂的合同或協議中說明，如落實國家法律法規要求的安全生產責任制，合作雙方簽訂安全生產協議，制定技術、工程施工及管理風險控制制度等。

3 專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式應用

3.1 應用項目

國有某礦主采煤層瓦斯含量高、透氣性差，礦井瓦斯災害較為嚴重，采用的穿層鉆孔增透方法單一，鉆孔工程量較大，抽采鉆孔施工工期長，資金投入大，礦井施工技術人員缺乏，致使瓦斯治理技術和工程施工存在一定的脫節，瓦斯治理問題已成為制約該礦安全生產和采掘部署的根本問題，給礦井的安全生產及采面正常接替造成了較大影響。

為解決礦井瓦斯治理難題，改善礦井生產接替，該礦通過公開招標的形式尋求資質機構以專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式解決礦井生產瓶頸。中煤科工集團重慶研究院有限公司憑借豐富的行業資質、獨有的成套化增透技術及裝備、嚴謹的專業化服務方案、成熟的工程項目服務模式、良好的行業口碑以及合理的投標報價中標，開展了專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式合作。

3.2 項目開展情況

合同簽訂后，中煤科工集團重慶研究院有限公司成立了該礦瓦斯治理項目部，項目部以“精細探測、合理分區、高效抽采、綜合評判”為工作方針，結合該礦在瓦斯治理方面存在的問題，選用有針對性的關鍵技術進行攻關，形成了安全、高效、經濟、可靠的瓦斯治理技術體系，并經中煤科工集團重慶研究院有限公司技術委員會審批通過。項目部總體技術體系如圖1所示。專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式在該礦應用后，項目部根據項目實施方案，實施了有針對性的增透技術措施，實現了工程區域瓦斯高效抽采，鉆孔瓦斯濃度、純量大幅提升。

圖1 項目部總體技術體系Fig.1 Overall technical system of the project department

3.3 經濟技術性分析

1) 瓦斯治理工程施工方面，憑借專業化技術優勢，穿層鉆孔噴孔情況大幅度改善，同時通過優化鉆孔布置參數，減少了瓦斯治理鉆孔工程量；依托高素質的施工隊伍、優化施工組織管理及完善的獎懲制度，鉆機臺效顯著提升，縮短了礦井瓦斯治理工程施工工期，減輕了礦井采掘接替壓力，為礦井節約生產投資10%以上，創造了較好的經濟技術效益。

2) 防突管理方面，通過專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式的實施，探索并形成了適合礦井的瓦斯治理模式，彌補了礦井瓦斯治理技術、設備、人員及施工力量的不足，一定程度上促使礦井瓦斯治理理念從單一技術咨詢、委托外委施工隊伍的局面向全面化、系統化、專業化的工程總包方向轉變，增強了礦井瓦斯治理信心，減輕了煤炭企業及有關監管部門的安全生產責任壓力，取得了良好的社會效益。

3) 服務機構(科研院所)科研成果的轉化率明顯提高，有利于應用和改進科研技術及科研產品，使科技成果實實在在轉化為礦井的生產力，為礦井創造經濟效益和社會效益的同時，也實現了服務機構的創收。

4 結 論

1) 煤炭企業常規瓦斯治理模式一定程度上能夠滿足礦井單方面瓦斯治理需求，但對于瓦斯治理技術薄弱、設備儀器落后、技術人員力量缺乏、施工隊伍人員不足、投入資金較大的煤炭企業有一定的局限性。

2) 專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式集技術和工程施工為一體，能夠發揮服務機構(科研院所)在技術、設備、人員方面的優勢，切實解決礦井瓦斯治理難題，提高科研成果的轉化率，符合煤炭企業安全生產發展趨勢。

3) 專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式具有一定的使用條件，服務機構應具備項目所需的資質、技術保障、工程施工能力及資金墊付能力。

4) 專業化技術和工程總包相結合的瓦斯治理模式經實踐應用有效，滿足了礦井安全生產需求，對煤炭企業瓦斯治理理念的轉變起到了示范效應，該模式的推廣應用前景較大。