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一、我國建設高產高效礦井的成功技術經驗和做法
經過多年的實踐,建設高產高效礦井已經在行業內形成了基本的共識。無論是投產多年的老礦井,還是新建礦井,都千方百計朝著高產高效的目標努力。特別是在政府機構改革,煤炭行業管理體制發生根本性變化,政策推動日益減少的情況下,建設高產高效礦井已經成為企業的自覺行動,才使得這項工作歷經多年、持久不衰,所取得的成功經驗和基本做法主要有:
1、生產礦井通過技術改造,改革開拓部署,合理集中生產,減少生產環節,提高提升、運輸、采煤工作面等生產能力。特別是條件適宜的礦井,通過以發展綜采為目的的產業升級改造,大大提高礦井的綜合生產能力,實現礦井的安全高效。過去以高檔普采生產為主的老礦區,如河北峰峰礦區、山東新汶礦區,通過工作面采掘裝備的改造,使得一些老礦井,重新煥發了青春,進入高產高效煤礦行列。一些地方國有煤礦,也通過機械化改造產業升級,實現高產高效生產。
2、露天煤礦通過大膽引進世界先進技術和裝備,改革剝采、穿爆、運輸等環節,如準格爾礦區、伊敏礦區等,具有世界先進水平的吊斗鏟倒堆技術與裝備、拋擲爆破技術、卡車調度系統等,使我國露天煤礦最高年產接近3000萬頓水平,走到高產高效煤礦前列。
3、從“十五”起,新建煤礦引入高產高效理念,從設計、施工就充分考慮高產高效因素,簡化環節,擴大采區、工作面幾何尺寸,盡量采用大功率、高穩定性“三機一架”配套設備,嚴格按照高產高效要求建設,使得絕大多數煤礦從一投產開始,即步入高產高效煤礦之列。
二、建設高產高效礦井面臨的瓦斯治理問題
通過對2007年達標煤礦的分布情況和主要經濟技術指標綜合分析可以看出,目前在建設高產高效煤礦中,“條件論”仍是影響達標的第一位因素,即開采技術條件特別是瓦斯地質條件已經成為影響高產高效礦井建設的瓶頸,瓦斯爆炸事故時有發生。礦井發生爆炸的必要條件是:甲烷濃度超過爆炸下限,氧氣的濃度不低于12%,引火源的存在。因此,主要從氧氣條件、瓦斯積聚和火源3個基本條件進行爆炸原因分析。此外,措施不落實、管理上的漏洞也是爆炸事故發生的主要原因:
1、礦井通風管理不善,違法違規進行采掘作業
主要表現為:礦井無證生產,采用獨眼井,自然通風,超通風能力生產。采用串聯通風、擴散通風、循環風,沒有形成合理、穩定可靠的通風系統。對采空區和盲巷處理不及時,特殊地點瓦斯積聚處理方法不對,違章排放瓦斯等,留下事故隱患。存在井上下通風機不能實現“雙風機、雙電源”自動倒臺,不按規定開停通風機現象。沒有落實礦井通風管理規定,不能按需配風,職工隨意開關井下風門,造成風流短路或通風設施損壞后修復不及時。有的局部通風管理不到位,風筒脫節破口多,處理不及時,造成風量、風速達不到要求,導致掘進面微風作業。
2、礦井瓦斯檢查監測制度執行不嚴
在礦井的實際生產過程中,不按規定配備井下瓦斯檢查員,造成瓦斯檢查員數量不夠,經常出現空班、漏檢。有的礦井瓦斯檢查員沒有受過正規培訓教育,無證上崗,思想覺悟與業務技術素質低,責任心不強,不按規定檢查匯報,甚至做假記錄。有的礦井沒有安裝瓦斯監測監控系統,不能對井下采掘工作面瓦斯情況進行24h連續監控。有的礦井瓦斯監測監控系統安裝不合理,出現問題維修不及時,甚至弄虛作假隨意調整探頭值,使井下監測系統不能穩定運行、準確監測數據,瓦斯超限不能斷電。
3、低瓦斯礦井對瓦斯管理不重視
部分高瓦斯及突出礦井沒有認真落實瓦斯防治措施及“四位一體”防突措施,導致發生煤與瓦斯突出事故。有的高突礦井沒有按規定建瓦斯抽放系統,或雖建有瓦斯抽放系統,但抽放工作沒有認真開展,造成抽放效果差,抽放時間達不到要求,以至采掘作業時瓦斯時常超限。另外,有的低瓦斯礦井沒有相應瓦斯防治措施及規定,或雖有措施及規定但落實不認真。統計表明,思想麻痹,管理松懈,低瓦斯礦井照樣會發生重特大瓦斯爆炸事故。
4、違章放炮或井下著火引發
放炮作業時,炮眼不按規定裝水炮泥,甚至用煤粉等可燃物代替水炮泥裝藥放炮。炮眼最小抵抗線不夠,或用不合格母線裸露爆破。采用不合格的炸藥、雷管違章放炮。有些礦井采空區和老巷封閉不及時,密閉管理不嚴,造成煤炭自燃、火區復燃引發明火。
5、礦井供電系統管理不嚴,產生火花造成瓦斯爆炸事故
表現在有的礦井井下照明和機電設備選型不符合規定,電氣設備管理混亂,造成電氣失爆或帶電作業,電網回路產生雜散電流引發瓦斯爆炸事故,有時膠帶摩擦起火也會引起瓦斯事故。另外,井下巖石與巖石、巖石與金屬、金屬與金屬撞擊或摩擦產生的火花、高分子材料產生的靜電火花也可能造成瓦斯爆炸事故。因此,積極研究、大力探索突破高瓦斯及煤與瓦斯突出礦井的安全高效開采的技術瓶頸,強化安全管理,是解決我國煤礦安全高效礦井建設進一步發展的關鍵。
三、搞好瓦斯綜合治理,建設高產高效礦井的基本途徑
(一)技術途徑
1、科學預測突出危險性
采用單項指標法、綜合指標法以及瓦斯地質統計法較為有效地預測煤層區域突出危險性;采用鉆孔煤樣瓦斯解吸指標法預測巖巷揭煤工作面突出危險性;采用鉆孔瓦斯涌出初速度、鉆屑瓦斯指標法、R指標法預測工作面突出危險性,在各礦區得到廣泛使用,效果明顯。其它諸如煤體溫度、V30特征值、聲發射(AE)、電磁輻射等方法預測工作面突出危險性,在平頂山、芙蓉、南桐以及西南其它礦區也得到很好的應用,效果可靠。
2、預先抽放瓦斯
為提高瓦斯抽放率,目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術,包括測斜、糾偏技術;提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進能力更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術、排渣技術、造穴技術和封孔技術;開發新的瓦斯抽放技術及設備。瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放,本煤層抽采又包括:地面鉆井抽采、穿層鉆孔抽采、順層鉆孔抽采、交叉鉆孔抽采、煤層巷道抽采;鄰近層抽采又包括:地面鉆井抽采、穿層鉆孔抽采、走向巷道抽采、傾向巷道抽采、水平長鉆孔抽采;抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。并研制出與之相配套的強力鉆機及配套機具,如MK型長鉆孔鉆機和ZSM順層強力鉆機等。此外已研制出多種抽放泵及配套的監控系統和儀表等,大大提高了瓦斯抽放量和抽放率,使煤礦井下的安全環境得到進一步改善。
3、綜合防治
首先,要科學合理布置采掘工作面:①主要巷道應布置在巖層或非突出煤層內;②應盡可能減少石門揭穿突出煤層的次數;③同一煤層應力集中影響范圍內,不得布置兩個工作面相向回采或掘進。其次,要優化通風方式,采取Y型通風方式,能有效解決工作面上隅角瓦斯集聚的問題,且其上下兩端處于進風流中,可布置抽放鉆孔。再次,要采取合理的開采程序:①煤層群開采的礦井,應考慮首先開采突出煤層上下的非突出煤層或弱突出煤層;②單一突出煤層或無合適保護層開采的突出煤層,要首先考慮采取上述底板穿層鉆孔預抽或本煤層鉆孔預抽,抽采率達到安全開采標準,并得到效果驗證的情況下方可開采。當然,也可以根據實際情況采取煤層注水的辦法,達到區域防突的目的。
4、應用新技術,改善礦井通風
依靠技術進步,不斷提高瓦斯治理科技水平,積極推廣應用防治瓦斯新技術、新裝備,并確保發揮作用。建立合理、穩定、可靠、高效的通風系統,對風量不足和系統不合理的礦井要進行技術改造,提高風量,保證系統有較強的抗災能力。
(二)管理上的途徑
1、強化培訓,加強領導,落實責任
煤礦企業要牢固樹立“以人為本”的管理理念,提高防治瓦斯工作的認識。必須對所有入井員工進行“一通三防、防突”專項知識培訓和教育,并認真組織考核,不合格不準上崗。確保每一位入井人員都能掌握防治瓦斯事故知識,增強自主保安和業務保安能力,使瓦斯治理工作成為職工的自覺行動。另外,煤礦各級領導要認真落實“一通三防”齊抓共管責任制,做到責任明確,管理到位。各企業法人是本單位安全生產的第一責任者,要建立健全“一通三防”管理工作機構,保證“一通三防”工作所需的人、財、物的投入。礦總工程師負責組織“一通三防”技術措施的制訂,各分管副職要認真落實好防治瓦斯各項技術措施。同時要建立健全瓦斯防治規章制度,并根據井下條件變化和隨時出現的新情況、新問題,不斷修改、完善規章制度,不斷加強瓦斯治理的各項措施,使管理工作常抓常新,科學有效。
2、強化通風管理優化通風系統
強化礦井通風網絡和風流的安全穩定性對礦井具有重要意義。根據低瓦斯礦井的綜合調查結果表明:所有風量不足礦井的通風系統都不同程度地存在著嚴重問題,礦井風網中風流的穩定性和可靠性極差,抗災能力較弱,安全生產存在重大隱患,通風系統有待優化改進。尤其對于生產能力較高的礦井,由于生產場所和人員的高度集中,使得供風過于集中,造成通風系統不穩定的因素很多,一旦發生瓦斯災害事故,如果通風系統沒有較高的抗災能力,便會釀成重大傷亡事故。因此有必要加強通風技術的研究,分析通風系統的穩定型和可控性,對礦井通風系統進行實施分析和評價,對風流進行有效的調控,使通風系統始終保持在穩定可靠狀態,提高通風系統的抗災能力。這對于減少煤礦安全事故,降低災害損失,保證安全生產和社會穩定是十分必要的。
3、加強井下電氣設備管理、放炮及明火管理
要嚴格按《煤礦安全規程》規定配備井下電氣設備,嚴防不合格電氣設備入井,對井下電氣設備性能要進行經常性專項檢查、維修,不符合要求的要及時更換和修理。井下所有電纜不準有“雞爪子”、“羊尾巴”和明接頭,不準帶電作業,發放的礦燈要符合要求,嚴禁在井下拆開、敲打礦燈。各級煤礦要建立并嚴格執行機電設備入井、安裝、使用、維護、操作檢查責任制,杜絕電火花產生。井下放炮要使用水膠炸藥或乳化炸藥,炮眼必須按要求封足水炮泥、炮泥。由專職放炮工按規定裝藥放炮,嚴禁放明炮、糊炮,嚴格執行“一炮三檢”和“三人聯鎖”放炮制度。另外,要嚴格明火管理及火區管理,嚴格執行明火作業審批制度,嚴控易燃物品入井,及時消除井下易燃品。對井下火區要加強檢查,定期分析,防止煤炭自燃、火區復燃。
4、加強監測監控管理
通過定點和不定點,定時和不定時的監測手段,對瓦斯的狀態形成—個可視網,出現異常能及時發現,迅速采取相應的對策和措施,把瓦斯置于掌握之中。監測監控大體分靜態和動態兩種。靜態監測監控的重點是管好、用好現有安全生產監測監控,利用現有的科技手段,對風量、風速、瓦斯以及一氧化碳等有害氣體進行監視和控制;利用瓦斯斷電報警儀、三專兩閉鎖等設施解決瓦斯超限時的斷電停機、超限報警、停風就停電的問題。同時,監測人員通過監視屏幕,不間斷地監視瓦斯動態,并及時利用井下通訊組織撤人,進行搶修或搶險工作。同時現場管理是不應該有疏漏的,關鍵是抓好包括靜態、設施設備在內的各類儀表、探頭的定期檢查、檢修、校驗工作,保證其靈敏度、可靠性,避免誤導誤動。安全監測監控還需要進一步改進,把各風門的開閉狀態,納入監測監控管理,積極推廣新工藝、新技術、新產品,依靠先進的監測監控搞好瓦斯的動態管理。