我國煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析
???? 在我國的能源工業(yè)中,煤炭占我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中的70%左右,預(yù)計到2050年還將占50%以上。因此,煤炭在相當(dāng)長的時期內(nèi)仍將是我國的主要能源。當(dāng)前我國煤礦安全生產(chǎn)狀況不容樂觀,安全生產(chǎn)體系并不完善,特別是煤礦生產(chǎn)更是礦難頻發(fā),形勢嚴(yán)峻,煤礦安全問題成為構(gòu)建社會主義和諧社會的極大障礙,是政府在新的行政過程中亟待解決的問題。下面我將從我國煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀出發(fā),對煤礦生產(chǎn)存在的主要問題進行了簡單的分析和論述;基于此,對我國煤礦安全生產(chǎn)體系建立健全的過程中所應(yīng)采取的對策措施作了初步的思考和探尋。
我國目前煤礦安全生產(chǎn)形勢
我國95%的煤礦開采是地下作業(yè)。煤礦事故占工礦企業(yè)一次死亡10人以上特大事故的72.8%至89.6%(2002-2005年);煤礦企業(yè)一次死亡10人以上事故中,瓦斯事故占死亡人數(shù)的71%。煤礦所面臨的重大災(zāi)害事故是相當(dāng)嚴(yán)峻的,造成的損失是極其慘重的。
由于煤礦事故多,死亡人數(shù)多,造成了我國煤礦的百萬噸死亡率一直居高不下。特別是煤礦重大及特大瓦斯(煤塵)災(zāi)害事故的頻發(fā),不但造成國家財產(chǎn)和公民生命的巨大損失,而且嚴(yán)重影響了我國的國際聲譽。
實際上,這些瓦斯事故的發(fā)生不是偶然的,它是以往煤礦生產(chǎn)過程中存在問題的集中暴露,涉及許多方面。既有自然因素、科技投入和研究的不足,也有人為因素以及國家的體制、管理、經(jīng)濟政策,社會的傳統(tǒng)觀念,煤礦企業(yè)的文化素質(zhì)等等。
我國煤礦生產(chǎn)存在的主要問題
總體上來看,我國煤礦生產(chǎn)正走著一條高投入、高耗能、低產(chǎn)出、低回報的粗放型的經(jīng)濟增長道路,安全問題特別突出,經(jīng)常發(fā)生礦難事故,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局近日稱:近年我國平均每7.4天發(fā)生一起特大煤礦事故,遠遠高出世界平均水平。細致來看,主要存在以下幾個問題:
1、我國煤礦分布地質(zhì)情況惡劣,災(zāi)害類型多,是造成事故的客觀因素。
我國煤礦絕大多數(shù)是井工礦井,地質(zhì)條件復(fù)雜,災(zāi)害類型多,分布面廣,在世界各主要產(chǎn)煤國家中開采條件最差、災(zāi)害最嚴(yán)重。
①地質(zhì)條件。在國有重點煤礦中,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜或極其復(fù)雜的煤礦占36%,地質(zhì)構(gòu)造簡單的煤礦占23%。據(jù)調(diào)查,大中型煤礦平均開采深度456米,采深大于600米的礦井產(chǎn)量占28.5%。小煤礦平均采深196米,采深超過300米的礦井產(chǎn)量占14.5%。
②瓦斯災(zāi)害。國有重點煤礦中,高瓦斯礦井占21.0%;煤與瓦斯突出礦井占21.3%;低瓦斯礦井占57.7%。地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中,高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井占15%。隨著開采深度的增加,瓦斯涌出量的增大,高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的比例還會增加。
??③水害。我國煤礦水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。國有重點煤礦中,水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占27%,屬于簡單的礦井占34%。地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中,水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占8.5%。我國煤礦水害普遍存在,大中型煤礦有500多個工作面受水害威脅。在近2萬處小煤礦中,有突水危險的礦井900多處,占總數(shù)的4.6%。
? ④自然發(fā)火危害。我國具有自然發(fā)火危險的煤礦所占比例大、覆蓋面廣。大中型煤礦中,自然發(fā)火危險程度嚴(yán)重或較嚴(yán)重(Ⅰ、II、III、Ⅳ級)的煤礦占72.9%。國有重點煤礦中,具有自然發(fā)火危險的礦井占47.3%。小煤礦中,具有自然發(fā)火危險的礦井占85.3%。由于煤層自燃,我國每年損失煤炭資源2億噸左右。
??⑤煤塵災(zāi)害。我國煤礦具有煤塵爆炸危險的礦井普遍存在。全國煤礦中,具有煤塵爆炸危險的礦井占煤礦總數(shù)的60%以上,煤塵爆炸指數(shù)在45%以上的煤礦占16.3%。國有重點煤礦中具有煤塵爆炸危險性的煤礦占87.4%,其中具有強爆炸性的占60%以上。
??⑥沖擊地壓。中國是世界上除德國、波蘭以外煤礦沖擊地壓危害最嚴(yán)重的國家之一。大中型煤礦中具有沖擊地壓危險的煤礦47處,占5.16%。隨著開采深度的增加,現(xiàn)有沖擊地壓礦井的沖擊頻率和強度在不斷增加,還有少數(shù)無明顯沖擊地壓的礦井也將逐漸顯現(xiàn)出來。
?2、煤礦生產(chǎn)的從業(yè)人員素質(zhì)偏低
煤礦行業(yè)從業(yè)人員大多數(shù)是農(nóng)民工,素質(zhì)偏低,沒有經(jīng)過專業(yè)的生產(chǎn)技能培訓(xùn)和安全生產(chǎn)培訓(xùn),大多也沒有接受教高層次的教育,因而素質(zhì)普遍偏低,安全生產(chǎn)意識薄弱,自救能力和自救意識不強,往往在生產(chǎn)過程中沒有嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)定,在發(fā)生突發(fā)事件后不知所措,不能有效的自救。
3、技術(shù)水平偏低
我國煤礦安全科研力量分散,產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不緊密,人才流失嚴(yán)重,科研投入嚴(yán)重不足,研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施落后,成果轉(zhuǎn)化率低,安全基礎(chǔ)理論、煤與瓦斯突出、瓦斯煤塵爆炸、礦井突水機理及主要災(zāi)害預(yù)防與控制技術(shù)等研究滯后,企業(yè)自主創(chuàng)新能力弱,尚未形成完善的煤礦安全科技支撐體系。
4、煤礦安全投入不足。
煤礦企業(yè)長期投入不足,安全欠賬嚴(yán)重。根據(jù)2005年專家對54戶重點煤礦企業(yè)會診分析,僅國有重點煤礦安全欠賬就高達689億元,一些礦井防災(zāi)系統(tǒng)不健全,設(shè)備陳舊老化,安全裝備落后。地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦安全欠賬問題更為突出,安全保障水平低,抵御事故災(zāi)害的能力差。
5、政府監(jiān)督嚴(yán)重缺位
煤礦行業(yè)雖然已經(jīng)實現(xiàn)了市場化,符合經(jīng)濟發(fā)展大潮,但是完全的市場調(diào)節(jié)具有很大的盲目性、自發(fā)性、滯后性等市場自身無法克服的弱點和缺陷,這就需要政府的宏觀調(diào)控,而煤礦安全事故頻發(fā)很大程度上都歸咎于地方政府職能的嚴(yán)重缺位,也即是說,政府對煤礦行業(yè)的宏觀調(diào)控的力度不夠大,方法不夠科學(xué),績效不夠明顯。造成這種現(xiàn)象的主要原因是:不少地方政府仍以GDP的增長與否作為行政成效的評價標(biāo)準(zhǔn),很多地方官員把GDP作為追求的目標(biāo),把煤礦企業(yè)創(chuàng)造的GDP作為提升晉級的基石,甘愿充當(dāng)煤礦企業(yè)的保護傘。對煤礦企業(yè)的生產(chǎn)狀況,安全狀況視而不見,聽之任之。即使在事故發(fā)生以后,對遇難者家屬的慰問和補償似乎總是“遲來的愛”。所以說某些地方政府職能的缺位也是我國煤礦安全生產(chǎn)體系脆弱和安全事故頻發(fā)的一個重要原因。
煤礦安全生產(chǎn)體系建立健全的過程中所應(yīng)采取的對策措施
當(dāng)前,盡管煤礦安全生產(chǎn)形勢嚴(yán)峻,但也存在許多有利條件:有建國幾十年來培養(yǎng)起來的技術(shù)隊伍,有經(jīng)過多次修訂的煤礦安全規(guī)程和防治煤與瓦斯突出細則等規(guī)程規(guī)定,有專業(yè)化的煤礦安全研究機構(gòu)和有關(guān)的大專院校;許多大的煤礦企業(yè)還有自己的瓦斯防治機構(gòu),應(yīng)該說做到控制瓦斯事故的頻發(fā)是完全可能實現(xiàn)的。我國具有多年來實現(xiàn)安全生產(chǎn)的淮南和平頂山煤業(yè)集團公司,這些企業(yè)的技術(shù)及管理經(jīng)驗,對我們搞好煤礦安全生產(chǎn)是十分可貴的。為了扭轉(zhuǎn)當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的狀況,建立健全煤礦安全生產(chǎn)體系建議主要采取如下對策和措施:
1、對生產(chǎn)經(jīng)營和煤礦行業(yè)從業(yè)人員進行嚴(yán)格的安全知識培訓(xùn)和考核[2]。
應(yīng)當(dāng)加大力度,宣講近年來的災(zāi)害事故的實例、經(jīng)驗和教訓(xùn),以提高一線從業(yè)人員的素質(zhì)和水平,提高他們對災(zāi)害事故的預(yù)見性和發(fā)生事故時的應(yīng)對處理能力。因為,一線從業(yè)人員的安全生產(chǎn)意識和自身素質(zhì)能力如何,直接關(guān)系著安全生產(chǎn)能否順利進行;所以進行培訓(xùn)和考核是必要的。
由于大多數(shù)的煤礦從業(yè)人員沒有專門的生產(chǎn)知識,沒有接受高層次的教育,因而普遍缺乏安全生產(chǎn)技能,那么對這部分人進行安全生產(chǎn)技能的培訓(xùn)同樣是必需的,使所有的從業(yè)人員只有基本上具備了安全生產(chǎn)知識和事故險情發(fā)生后逃生自救的能力,具備常規(guī)事故的處理能力和臨危不亂、遇變不驚的心理承受能力,才能擁有從業(yè)資格,準(zhǔn)予上崗,這對于解決煤礦安全生產(chǎn)問題和提高煤礦抵御事故能力是行之有效
2、加強科研工作力度,提高安全生產(chǎn)的技術(shù)水平,建立健全本質(zhì)安全化的生產(chǎn)體系。
我國安全管理水平不斷加強,煤炭開采技術(shù)水平不斷提高,但是,煤礦重大瓦斯事故仍然時有發(fā)生。產(chǎn)生這些事故的直接原因是我國煤層瓦斯富集條件的復(fù)雜性,原有安全技術(shù)及理論基礎(chǔ)已難以適應(yīng)當(dāng)前煤礦安全高效生產(chǎn)的迫切需求。因此,應(yīng)當(dāng)進一步加強科研工作力度,特別是應(yīng)當(dāng)針對當(dāng)前開采條件進行研究,以便為建立本質(zhì)安全化的生產(chǎn)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。對高瓦斯和瓦斯突出礦井應(yīng)當(dāng)制訂特殊政策,采取特殊措施,以利于健康發(fā)展[3]。
3、加強安全監(jiān)督檢查。
事實上,只要管理者措施得力,監(jiān)督得法,大多數(shù)的礦難是可以避免的或者說大多數(shù)礦難的損失是可以控制和被最小化的,因此有關(guān)部門的監(jiān)督是至關(guān)重要的?!懊旱V資源的不可再生性、煤炭工業(yè)的重要性和煤礦生產(chǎn)勞動的極度危險性,都要求有關(guān)部門在可持續(xù)煤炭發(fā)展中發(fā)揮重要作用,承擔(dān)起義不容辭的公共責(zé)任。”
有關(guān)部門要積極推進“科技含量高,經(jīng)濟效益好,資源消耗低,環(huán)境污染少,人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路”的進程,加快建立社會主義和諧社會,鼓勵吸收社會資本入股以充實大煤礦集團實力,增強我國煤礦行業(yè)的核心競爭力,并鼓勵大煤礦集團大煤礦企業(yè)參與國際競爭,有關(guān)對大企業(yè)大集團走向世界提供必要的政治、外交支持,通過外交談判、政治對話等方式爭取更廣闊的生產(chǎn)基地和新的礦源,政府要適當(dāng)提高煤礦行業(yè)的門檻,不具備安全生產(chǎn)條件的個人和企業(yè)不讓進入,對安全措施不完善的企業(yè)要責(zé)令整改,對不具備安全生產(chǎn)能力的企業(yè)要堅決取締,對個別企業(yè)胡干亂干的行為要堅決糾正,對違反安全生產(chǎn)法規(guī)條令的行為要堅決制止、嚴(yán)厲打擊。并且不定時地組織進行抽樣調(diào)查,對企業(yè)的安全設(shè)施進行認真檢查和評估,并監(jiān)督和鼓勵企業(yè)更新生產(chǎn)設(shè)備、提高煤礦的安全生產(chǎn)能力。
1.3 國外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析 由于世界各國的煤礦分布情況的不同,煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)水平、機械化水平、安全生產(chǎn)的法規(guī)各不相同,所以也造成了各國的的煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀各不相同。下面著重介紹美國和澳大利亞的煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀。
1.3.1 美國的煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析 年度 | 非煤礦山 | 煤礦 | 合計 |
1990 | 56 | 66 | 122 |
1991 | 53 | 61 | 114 |
1992 | 43 | 55 | 98 |
1993 | 51 | 47 | 98 |
1994 | 40 | 45 | 85 |
1995 | 53 | 47 | 100 |
1996 | 47 | 39 | 86 |
1997 | 61 | 30 | 91 |
1998 | 51 | 29 | 80 |
1999 | 55 | 35 | 90 |
2000 | 47 | 38 | 85 |
2001 | 30 | 42 | 72 |
2002 | 40 | 27 | 67 |
圖1-1 1990年~2002年美國煤礦及非煤礦山生產(chǎn)事故死亡人數(shù)
上表為1990年~2002年美國煤礦及非煤礦山生產(chǎn)事故死亡人數(shù)作為世界主要產(chǎn)煤大國之一,美國也曾經(jīng)歷過安全狀況惡化、傷亡事故嚴(yán)重的年代。20世紀(jì)前30年,美國煤礦每年平均事故死亡2000多人;進入20世紀(jì)90年代后,傷亡人數(shù)才迅速減少;1990年死亡66人;2000年死亡40人。最近20多年來煤礦安全狀況得到明顯改善;近年來,每年由各種原因?qū)е碌乃劳鋈藬?shù)只有40人左右。從國際上公認的安全生產(chǎn)指標(biāo)百萬噸死亡率來看,美國的這一指標(biāo)已下降到0.035左右。
近百年來的美國煤礦業(yè),經(jīng)歷了從事故多發(fā)到加強立法和監(jiān)管、提高煤炭業(yè)的市場配置化程度,最終安全狀況明顯改善而生產(chǎn)效率仍然穩(wěn)步提升的過程。
那么美國通過了哪些措施來改善了煤礦的安全生產(chǎn)呢?
⑴立法為先
美國煤礦業(yè)也是經(jīng)歷了一個從事故多發(fā)到加強立法和管理、最終進入安全生產(chǎn)時期的過程。美國煤礦生產(chǎn)事故多發(fā)期是在生產(chǎn)技術(shù)和管理都比較落后的19世紀(jì)后期和20世紀(jì)初期。當(dāng)時,美國每年有數(shù)千人死于煤礦事故。最嚴(yán)重的是1907年,死亡總?cè)藬?shù)達3242人。嚴(yán)重的煤礦事故頻頻發(fā)生促使美國國會和政府采取堅決措施加強安全管理。圍繞煤礦生產(chǎn)美國先后制定了10多部法律,安全標(biāo)準(zhǔn)越來越高。其中最重要的是1977年制定的聯(lián)邦礦業(yè)安全和健康法,對所有礦業(yè)生產(chǎn)進行了全面和嚴(yán)格的規(guī)定。原來的礦業(yè)局改為礦山安全和衛(wèi)生署,轉(zhuǎn)由勞工部管轄。這一法律的出臺標(biāo)志著美國煤礦業(yè)生產(chǎn)從此走上事故低發(fā)率的新階段:到20世紀(jì)70年代,死亡人數(shù)下降到千人以下;1990年-2000年,美國共生產(chǎn)商品煤104億噸,僅死亡492人,平均百萬噸死亡率為0.0473;在安全狀況最好的1998年,共產(chǎn)商品煤10.18億噸,僅死亡29人,百萬噸死亡率為0.028;1993年-2000年的八年間,整個煤炭行業(yè)沒有發(fā)生過一起死亡三人以上的事故。
在美國,國家資源委員會負責(zé)控制煤炭資源的使用,內(nèi)政部土地管理局負責(zé)煤炭資源的租借。美國資源管理實施辦法規(guī)定,對聯(lián)邦公有土地煤炭資源實施租借方式,對煤炭資源已勘探清楚并進行了資源評價的礦區(qū),采用招標(biāo)方式確定開采者;對煤炭資源尚未探明及未進行資源評價的礦區(qū),實行勘探和開采優(yōu)先的辦法。
此外,美國對煤炭資源價格的確定是在資源評估的基礎(chǔ)上進行的,主要內(nèi)容包括煤炭資源儲量、煤質(zhì)、最大的經(jīng)濟回收率、煤炭開采難易程度和開采成本,以及地產(chǎn)價值、銀行利率等。
(2)安監(jiān)機構(gòu)的獨立性且執(zhí)法非常嚴(yán)格
美國政府一直強調(diào)煤礦安全監(jiān)察管理機構(gòu)的獨立性。有關(guān)法律規(guī)定,煤礦安全監(jiān)察員與煤礦無任何隸屬關(guān)系,他們必須具備煤礦和現(xiàn)場工程師的資格,每年到安全培訓(xùn)學(xué)院輪訓(xùn)一周。各地的聯(lián)邦安全檢查員,每兩年也必須輪換對調(diào)。任何煤礦發(fā)生三人以上的死亡事故,當(dāng)?shù)氐穆?lián)邦及州政府安全監(jiān)察員不得參與該事故的調(diào)查與處理,而須由聯(lián)邦從外地調(diào)派安全監(jiān)察員進行事故調(diào)查。
同時,美國煤礦安全部門執(zhí)法非常嚴(yán)格,礦主也遵守法律,嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程辦事,從而確保了煤礦生產(chǎn)安全。美國煤礦安全部門對唯利是圖、違反規(guī)定生產(chǎn)的礦主懲罰嚴(yán)厲。針對不會導(dǎo)致重大人員傷亡的一般性違反規(guī)定行為,政府督察員每次每項罰款可達5.5萬美元。曾經(jīng)違反規(guī)定并承諾改正、但不守信用的礦主則將被加重處罰。
從對美國的煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀的分析,我國也應(yīng)該加強立法,加大執(zhí)法力度等來減少煤礦生產(chǎn)的死亡人數(shù)。
澳大利亞的煤礦安全現(xiàn)狀分析
澳大利亞的礦山生產(chǎn)死亡人數(shù)很低,保持在20人左右,且工傷次數(shù)呈逐年減少的趨勢,這跟該國對礦山救護車的研究有很大的關(guān)系。研究該車的目的是改善井下礦工的自救能力。該救護車應(yīng)能在特別嚴(yán)酷的情況下進行工作,包括在含氧少和高濃度瓦斯環(huán)境下進行工作,此車內(nèi)應(yīng)有瓦斯監(jiān)控和檢測設(shè)備及緊急通訊設(shè)施。下表為澳大利亞1991年—2001年礦山死亡人數(shù)及傷害次數(shù):
財政年度 | 死亡人數(shù) | 工傷次數(shù) |
1991—1992 | 25 | 7200 |
1992—1993 | 22 | 5800 |
1993—1994 | 22 | 5200 |
1994—1995 | 31 | 5000 |
1995—1996 | 12 | 4200 |
1996—1997 | 27 | 4100 |
1997—1998 | 19 | 3300 |
1998—1999 | 12 | 2800 |
1999—2000 | 19 | 2200 |
2000—2001 | 14 | 2050 |
圖1-2 澳大利亞1991年—2001年礦山死亡人數(shù)及傷害次數(shù)
由上面對澳大利亞煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀的介紹,我們了解到提高煤礦生產(chǎn)的技術(shù)水平也是有效控制煤礦生產(chǎn)死亡人數(shù)及傷害次數(shù)的一個非常有效的措施。
煤礦瓦斯抽放方法以及引起事故危險因素的分析
抽放瓦斯方法分類
抽放瓦斯的分類方式和方法多種多樣,目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。通常按以下三種方法進行分類。
1、按抽放瓦斯的來源分類
按抽放瓦斯的來源分為:
1)開采層(本煤層)抽放瓦斯;
2)鄰近層抽放瓦斯;
3)采空區(qū)抽放瓦斯。
2、按抽放與采掘的時間分類
按抽放與采掘的時間關(guān)系可分為:
1)采前抽放(也稱為預(yù)抽);
2)采中抽放(也稱邊抽,包括邊采邊抽和邊掘邊抽);
3)采后抽放(也趁舊區(qū)抽放)。
3、按施工工藝和手段分類
按施工工藝和手段可分為:
1)巷道抽放法;
2)鉆孔抽放法;
3)巷道、鉆孔混合抽放法。
瓦斯抽放方法雖然有以上不同分類方法和不同種類,但在現(xiàn)場實際應(yīng)用時,往往是互相結(jié)合、綜合使用,無法截然分開的。如,本煤層抽放中包括巷道預(yù)抽法、鉆孔預(yù)抽法及邊抽(掘)法等;同時,鉆孔抽放法又應(yīng)用于本煤層抽放、鄰近層抽放及預(yù)抽、邊抽等。
開采煤層的瓦斯抽放,是在煤層開采之前或采掘的同時,用鉆孔或巷道進行該煤層的抽放工作。煤層回采前的抽放屬于未卸壓抽放,在受到采掘工作面影響范圍內(nèi)的抽放,屬于卸壓抽放。決定未卸壓煤層抽放效果的關(guān)鍵因素,是煤層的天然透氣系數(shù)。按照煤層的透氣系數(shù)評價未卸壓煤層預(yù)抽瓦斯的難易程度的指標(biāo)如下表:
表2-1?煤層抽放瓦斯難易程度分級表
?
等級 | 煤層透氣系數(shù) /㎡·MPa-2·d-1 | 煤層百米鉆孔瓦斯涌出衰減系數(shù)d-1 |
容易抽放 可以抽放 較難抽放 | >10 10—0.1 <0.1 | <0.015 0.03—0.05 >0.05 |
①??? 未卸壓抽放
本法適用于透氣系數(shù)較大的開采煤層預(yù)抽瓦斯。按鉆孔與煤層的關(guān)系分為穿層鉆孔和沿層鉆孔;按鉆角度分為上向鉆孔、下向鉆孔和水平鉆孔。我過多采用穿層上向鉆孔。
穿層鉆孔是在開采煤層的頂板或底板巖巷(或煤巷),每隔一段距離開一長約10米的鉆場。從鉆場向煤層打3—5個穿透煤層的鉆孔,封孔或?qū)⒄麄€鉆場封閉起來,裝上抽瓦斯管與抽放系統(tǒng)連接。
此方法的優(yōu)點是施工方便,可以預(yù)抽的時間較長。如果是厚煤層下行分層回采,第一層回采后,還可在卸壓的條件下,抽放未分層的瓦斯。
沿層鉆孔適用于賦存穩(wěn)定的中厚煤層。由運輸平巷沿煤層傾斜打鉆,或由上、下山沿煤層走向打水平孔(仰角1°--2°)。這類抽放方法常受采掘接替的限制,抽放時間不長,影響了抽放的效果。國外采用的可彎曲鉆,能由巖巷或地面打沿層鉆孔,大大延長了抽放時間。我國1987年開始了有關(guān)研究工作,著重于井下水平長鉆孔的打鉆工藝。
②??? 卸壓鉆孔抽放
在受回采或掘進的采動影響下,引起煤層和圍巖應(yīng)力重新分布,形成卸壓區(qū)和應(yīng)力集中區(qū)。在卸壓區(qū)內(nèi)煤層膨脹變形,透氣系數(shù)大大增加。如果在這個區(qū)域內(nèi)打鉆抽放瓦斯,可以提高抽出力量,并阻截瓦斯流向工作空間。這類抽放方法現(xiàn)場叫隨掘隨抽和隨采隨抽。
隨掘隨抽在掘進巷道的兩幫,隨掘進巷道推進,每隔10—15m開一鉆孔窩,在巷道周圍卸壓區(qū)內(nèi)打鉆孔1—2個,孔徑40-5—60mm,封孔深1.5—2.0m,封孔連接于抽放系統(tǒng)進行抽放。孔口負壓不宜過高,一般為5.3—6.7kPa(40—50mmHg)。巷道周圍的卸壓區(qū)一般為5—15m,個別煤層可達15—30m。
隨采隨抽是在采煤工作面前方由機巷或風(fēng)巷每隔一段距離(20—60m),沿煤層傾斜方向,平行于工作面打鉆、封孔、抽放瓦斯??咨顟?yīng)小于工作面斜長的20—40m。工作面推進到鉆孔附近,當(dāng)最大集中應(yīng)力超過鉆孔后,鉆孔附近煤體就開始膨脹變形,瓦斯的抽出量也因而增加,工作面推進到距鉆孔1—3m時,鉆孔處于煤面的擠出帶內(nèi),大量空氣進入鉆孔,瓦斯?jié)舛冉档偷?0%以下時,應(yīng)停止抽放。在下行分層工作面,鉆孔應(yīng)靠近底板,上行分層工作面靠近頂板。如果煤層厚超過6—8m,在未采分層內(nèi)打的鉆孔,當(dāng)?shù)谝环謱踊夭珊?,仍可繼續(xù)抽放。
這類抽放方法只適用于賦存平穩(wěn)的煤層,有效抽放時間不長,沒孔的抽出量不大。
③??? 人工增加煤層透氣系數(shù)的措施
??? 透氣系數(shù)低的單一煤層,或者雖為煤層群,但是開采順序必須先采瓦斯含量大的煤層,那么上述抽放瓦斯的方法,就很難到達預(yù)期的目的。必須采用專門措施增加了煤層的透氣系數(shù)以后,才能抽出瓦斯。國內(nèi)外都已試驗過的措施有:煤層注水、水力壓裂、水力割縫、深孔爆破、交叉鉆孔和煤層的酸液處理等。
水力壓裂是將大量含砂的高壓液體(水或其他溶液)注入煤層,迫使煤層破裂,產(chǎn)生裂隙后砂子作為支撐劑停留在縫隙內(nèi),阻止它們的重新閉合,從而提高煤層的透氣系數(shù)。注入的液體排出后,就可進行瓦斯的抽放工作。龍鳳礦北井、陽泉、紅衛(wèi)等礦都曾做過這種方法的工業(yè)試驗。
水力割縫是用高壓水射流切割孔兩側(cè)每體(即割縫),形成大致沿煤層擴張的空洞與裂縫。增加煤體的暴露面,造成割縫上、下煤體的卸壓,提高它們的透氣系數(shù)。
深孔爆破是在鉆孔內(nèi)用炸藥爆炸造成的震動力使煤體松動破裂。
酸液處理是向含有碳酸鹽類或硅酸鹽類的煤層中,注入可溶解這些礦物質(zhì)的酸性溶液。
交叉鉆孔是除沿煤層打處置于走向的平行孔外,還打與平行鉆孔呈15°--20°夾角的斜向鉆孔,形成互相連通的鉆孔網(wǎng)。其實質(zhì)相當(dāng)于擴大鉆孔直徑,同時斜向鉆孔延長了鉆孔在卸壓帶的抽放時間,也避免了因鉆孔坍塌而對抽放效果的影響。在焦作礦務(wù)局九里山煤礦的試驗結(jié)果表明,這種布孔方式較常規(guī)的布孔方式相比,相同條件下提高抽放量0.46—1.02倍。
鄰近層的瓦斯抽放分析
開采煤層群時,回采煤層的頂、底板圍巖發(fā)生冒落、移動、龜裂和卸壓,透氣系數(shù)增加?;夭擅簩痈浇拿簩踊驃A層中的瓦斯,就能向回采煤層的采空區(qū)轉(zhuǎn)移。這類能向開采煤層采空區(qū)涌出瓦斯的煤層或夾層,就叫做鄰近層。位于開采煤層頂板內(nèi)的臨近層叫上臨近層,底板內(nèi)的叫下鄰近層。
鄰近層的瓦斯抽放,即是在有瓦斯賦存的鄰近層內(nèi)預(yù)先開鑿抽放瓦斯的巷道,或預(yù)先從開采煤層或圍巖大巷內(nèi)向臨近層打鉆,將鄰近層內(nèi)涌出的瓦斯匯集抽出。前一方法稱巷道法,后一方法稱鉆孔法。目前國內(nèi)外都廣泛采用鉆孔法,即由開采煤層進回風(fēng)巷道或圍巖大巷內(nèi),向鄰近層打穿層鉆孔抽瓦斯。當(dāng)采煤工作面接近或超過鉆孔時,巖體卸壓膨脹變形,透氣系數(shù)增大,鉆孔瓦斯的流量有所增加,就可開始抽放。鉆孔的抽出糧隨工作面的推進而逐漸增大,達到最大值后能以穩(wěn)定的抽出量維持一段時間(幾十天到幾個月)。由于采空區(qū)逐漸壓實,透氣系數(shù)逐漸恢復(fù),抽出量也將隨之減少,直到抽出兩減少到失去抽放的意義,便可以停止抽放。
巷道法抽放時,也可以采用傾斜高抽巷和走向高抽巷抽放上臨近層中的瓦斯。80年代試驗成功的傾斜高抽巷,是在工作面尾巷開口,沿回風(fēng)及尾巷間的煤柱平走5m左右起坡,坡度30°--50°,打至上臨近層后順煤層走20—40m,施工完畢后,在其坡底打密閉穿管抽放。傾斜高抽巷間距150—200m。這種抽放方式在陽泉礦務(wù)局一礦、五礦和盤江礦務(wù)局山腳樹煤礦的實際應(yīng)用都取得了很好的效果。
采空區(qū)的抽放
采空區(qū)瓦斯抽放可以分為全封閉式抽放和半封閉式抽放兩類。全封閉式抽放又可以分為密閉式抽放、鉆孔式抽放和鉆孔與密閉相結(jié)合的綜合抽放等方式。半封閉式抽放是在采空區(qū)上部開掘一條專用瓦斯抽放巷道,在該巷道中布置鉆場向下部采空區(qū)打鉆,同時封閉采空區(qū)入口,以抽放下部各區(qū)段采空區(qū)中從鄰近層涌入的瓦斯。采空區(qū)抽放時要及時檢查抽放負壓、流量、抽出瓦斯的成分與濃度。抽放負壓與流量應(yīng)與采空區(qū)的瓦斯量相適應(yīng),才能保證抽出的瓦斯中的甲烷的濃度。如果煤層有自燃危險,更應(yīng)經(jīng)常檢查抽出瓦斯的成分,一旦發(fā)現(xiàn)煤炭自燃的異常征兆,應(yīng)立即停止抽放,采取防止自燃的措施。