安全评价案例

在安全评价中我们是如何为企业服务的——以同煤大唐塔山煤矿为例山西智德安全工程技术有限公司二0一三年八月在安全评价中我们是如何为企业服务的——以同煤大唐塔山煤矿为例山西智德安全工程技术有限公司一、概况同煤集团大唐塔山煤矿为年产1500万吨的大型现代化矿井，鉴定为高瓦斯矿井，现主要开采石炭系太原组3—5号煤层，煤层平均厚度15.64m，采用综采放顶煤采煤法。

煤层易自燃，最短自然发火期60天,煤尘具有爆炸危险性。

现采3—5号煤层瓦斯含量1.6—1.97 m3/t，平均1.78m3/t，煤层透气性系数171.71—428.8m2/(MPa2·d),透气性差。

由于工作面单产量大（最高月产达100万吨），使得工作面绝对瓦斯涌出量较高，最高达73m3/min,瓦斯问题始终威胁着矿井的安全生产，成为该矿的难解之题。

二、问题由来2011年10月，我公司在对同煤大唐塔山煤矿进行重大危险源评估时，发现该矿综放工作面采用U+I通风方式，即工作面采用“一进一回”的U型通风，同时在煤层顶板设高抽巷封闭抽放采空区瓦斯，高抽巷内瓦斯浓度已达到4%，最高达到7-9%，而高抽巷内氧气浓度在16%左右，瓦斯、氧气浓度已达到瓦斯燃烧、爆炸界限，一旦巷道内出现火花，后果不堪设想。

高抽巷已成为重大危险源。

三、反馈交流，亮明观点，共同寻找解决问题之道1.矿方观点：承认这是该矿目前最大安全隐患，但是也好像没有违反什么规定或安全规定，甚至个别领导认为这是发明创新，没有高抽巷还采不出这么多煤，上述高抽巷解决了上隅角瓦斯超限问题，为此同煤还申报了国家专利；其次也担心其后果，可是目前也没有什么好办法，也请了国内多家权威机构制定方案，花了不少钱，但至今没有理想的解决办法。

2.我公司观点：这是重大隐患，必须高度重视，尽快解决，否则后果严重；我们愿意与矿方一道共同寻找解决问题的办法和措施。

四、采取行动（一）针对塔山矿现状，我们首先在国内调研解决之策，收集整理汇编了四大本瓦斯治理技术资料。

（二）学习国外先进经验和技术，二年三次赴美国考察学习、调研，并翻译了大量国外技术资料汇编成册。

（三）找准问题症结，认清其严重性和危险性。

1. 目前开采现状严重违反了国家现行规定（1）应抽未抽。

《煤矿安全规程》规定，高瓦斯矿井必须建立瓦斯抽放系统，并要求抽采达标。

而事实上该矿虽然建立了瓦斯抽放系统，但没有发挥作用，并没有进行实质性的瓦斯抽放，也即开采前和开采中煤层和采空区的瓦斯并没有减少。

目前所谓的抽采率达到80%以上，实质上是利用风排通过顶板上的所谓抽放巷道，将采空区瓦斯浓度由1000 m3/min的风稀释到4—5%，再通过封闭高抽巷依靠瓦斯泵动力和瓦斯管道抽排出来，这并不是实质上的瓦斯抽放，更谈不上抽放率。

不实施有效的瓦斯抽放，不降低煤层和采空区的瓦斯含量，仅凭通风无法解决高产高效工作面的瓦斯问题。

（2）违规设置专用排瓦斯巷。

目前高抽巷事实上是一条专用排瓦斯巷。

而《煤矿安全规程》第137条规定，“采煤工作面瓦斯涌出量大于或等于20 m3/min、进风巷道净断面8m2以上，经抽放瓦斯达到《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求和增大风量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不符合本规程第一百三十六条规定的，由企业主要负责人审批后，可采用专用排瓦斯巷”。

该矿未采取任何抽放措施，直接设立专用排瓦斯巷，再用该巷进行所谓的抽放，本末倒置。

（3）高抽巷内瓦斯浓度严重超标《煤矿安全规程》第137条规定，专用排瓦斯巷回风流的瓦斯浓度不得超过2.5%，本条规定的本意就是防范专用排瓦斯巷内发生瓦斯燃烧、爆炸事故，因为瓦斯浓度3%以上达到燃烧界限，超过5%就达到爆炸界限。

目前高抽巷内瓦斯浓度已达4%，个别时候更高，甚至达到7-9%，严重超标。

（4）自然发火严重的综采工作面却采用采空区通风。

高抽巷在工作面后部通过塌陷区与工作面后部采空区连通，工作面1000 m3/min风量由采空区进入高抽巷，这对塔山这样自然发火严重的矿井防火是大忌，而且也严重影响采空区注氮惰化效果。

而截止目前没有发生大的问题，仅是因为工作面推进较快，生产正常，没有遇到断层、构造带等影响。

一旦工作面正常推进受阻，上述问题的弊端将暴露无遗。

2. 在综采工作面上隅角瓦斯超限尚未彻底解决的同时，又制造了更大的事故隐患目前高抽巷已形成事实上的瓦斯库，该巷道断面10.5m2，最长时达2000m以上，氧气浓度和甲烷浓度达到了瓦斯燃烧和爆炸的界限，尽管高抽巷采取了防止火花产生的多种措施，但就目前的技术条件和手段绝对杜绝火花产生并无十分把握，综采面上部存在最大达20000多m3瓦斯库，全国最大规模的井工煤矿存在如此重大隐患，企业和众多监管部门、设计科研单位、安全评价机构视而不见，更显问题的严重性和紧迫性。

3. 现行U型通风方式和高抽巷治理手段并未从根本上解决综采面瓦斯超限问题因未找准瓦斯超限的根本原因，现在的瓦斯治理手段和实效存在明显不足，工作面上隅角和靠近机尾处仍会超限，尤其在采煤机靠近回风巷尾部割煤和放顶时。

也就是说，目前仍未从根本上解决综采面瓦斯超限问题。

4. 问题的普遍性塔山矿两个综采工作面均存在类似问题，而且同煤集团其它几个特大型煤矿也存在类似问题，如同忻、东周窑，只是严重程度不同。

山西全省类似问题矿井也不在少数，甚至全国，因此上述问题具有普遍性。

综上所述，研究解决塔山矿瓦斯治理问题具有重要的现实意义。

5.目前的工作成果及局限性同煤集团主管部门和领导以及塔山矿领导多年来对此问题也非常重视，多次聘请有关研究机构、高等院校，投入了很大财力、物力，进行了多次（项）试验、研究，塔山矿自身也进行了新的通风系统实践。

主要实践、研究情况如下：（1）开采煤层预抽放。

即在本煤层打钻孔预抽煤体瓦斯，因煤层渗透率低以及煤层中瓦斯的含量并不大，抽放效果不明显，放弃。

（2）为解决上隅角瓦斯超限问题，采取高位瓦斯抽放钻孔抽放工作面后溜尾及上隅角瓦斯，以及上隅角插管抽放等措施，由于效果不理想，后放弃。

（3）采用顶板高抽巷抽放采空区瓦斯。

将高抽巷密闭，通过瓦斯抽放泵站对工作面采空区瓦斯进行抽放，抽放效果比较明显，但随之带来顶板高抽巷瓦斯浓度过高，时常超过瓦斯爆炸下限浓度，造成新的安全隐患。

（4）试验了通过邻近巷道向综采面采空区实施钻孔抽放瓦斯，因抽放效果不佳而放弃。

（5）塔山矿在2012年1月独自进行了8105综采面通风系统改造试验，即将现行的“U”型通风方式改为“W”型，综采工作面采用两边进风中间回风通风方式，用以加大工作面供风量，但实验结果表明，尽管加大了一部分风量，综采面中部回风巷交汇区瓦斯超限严重，通风系统又恢复了原状。

（6）目前又在考虑增加新的瓦斯抽放系统，加大瓦斯抽放泵能力，加大高抽巷瓦斯抽放量，将高抽巷瓦斯浓度降下来的解决思路。

但这样又带来一个新问题，加大瓦斯抽放量，实际加大了高抽巷的通风量，风量加大，而且风量又通过采空区流入高抽巷，那么对采空区自然发火的影响又如何解决？如总供风量不增大，单纯提高了高抽巷这一路风量，那么综采面回风巷风量必然降低，那么上隅角超限那又是必然。

此思路不是解决目前问题的出路！综上，要解决塔山矿瓦斯超限问题，必须找准问题症结，有新的思路、方法，只有发明、创新，才能从根本上彻底解决问题。

（四）提出研究治理方案针对存在问题，提出了针对性解决方案，主要方案内容如下：1. 在取消高抽巷前，着力解决综采面上隅角和工作面机尾附近瓦斯超限问题。

首先要分析清楚综采面上隅角瓦斯超限原因实质：瓦斯涌出量的80%来自采空区，也即采空区的大量瓦斯存在是上隅角瓦斯主要来源，其次现有U型通风方式的不合理，造成漏入采空区风量将采空区瓦斯带出必然经过上隅角，造成此处瓦斯超限；另外还需特别注意的一个特殊超限原因就是因逆风、顺风割煤强度、放顶煤强度不同，造成的工作面瓦斯涌出不均衡性而导致的机尾附近支架、后刮板机瓦斯超限，这一点非常重要，国内至今还未意识到。

因此，在确保不增大对采空区浮煤自然发火不利影响前提下，采取既能提高上隅角风压，减少瓦斯涌出，又能对上隅角和机尾局部易超限地点加大风量，清洗、稀释上述地点瓦斯措施，彻底解决瓦斯超限问题。

我们发明下列通风方式：（见下图）即在综采面回风巷侧30—40m处另开一条进风巷，形成工作面“两进一回”通风方式，这是本项目的第一个创新点和关键点，作用如下：（1）此新开巷中风流直接冲洗易超限地段和上隅角瓦斯，既弥补了此处风量不足、污浊之弊，又高效、清新能够带走并稀释高瓦斯地段瓦斯，增加了风排瓦斯量。

（2）因此新巷与回风巷相邻，通过工作面连接，路线又短，直接拐弯进入回风巷，再加巷口正对综采面液压支架，类似一堵密闭墙，因此漏入采空区风量既不可能多也不可能远，对采空区影响范围很小，而且漏风又很快通过上隅角进入回风巷。

（3）在综采面原有皮带巷进风量不增加甚至减少情况下，此新风即不会大量流入采空区对采空区浮煤造成影响，又不会与采空区大量的瓦斯发生交换，带出过多瓦斯，可是又增加提高了上隅角处风压，阻止了瓦斯外泄量。

（4）风量大小可根据采空区观测情况、风排瓦斯要求、瓦斯抽放情况，灵活调配确定。

2. 在采取上述措施同时，必须采取高效、科学的抽放瓦斯方法，降低放顶煤、采空区以及所有瓦斯来源的排放量。

这是彻底解决塔山矿瓦斯问题的第二个关键点，也是第二个创新点。

我公司和美方合作，利用美国现有研究成果，独创下列瓦斯抽放方式和方法。

沿回风巷每200—300m布置钻场，沿煤层顶板上方裂隙带布置大直径钻孔，利用塔山矿现有千米钻机（定向钻机），预抽工作面待采区和抽放采空区内瓦斯。

优点：①抽放效果好。

距离工作面40—50m范围内因受采动影响，裂隙丰富，渗透率高，大量解析瓦斯游离上浮于此，钻孔横穿裂隙带，抽放路线长，抽放瓦斯浓度高，抽放效果好。

②抽放时间长。

可提前工作面200—300 m打钻预抽，按每天推进5 m计算，可提前一个多月预抽，同时顶板冒落后，钻孔不受破坏，又能对采空区上部裂隙带内瓦斯进行抽放，钻孔利用率高，抽放效果好。

③抽放强度即便大，也不会抽放到生产区域的供风，不会对采空区浮煤造成任何不利影响。

其次我们还制订了其它备选方案，如地面抽放。

我公司编制了《塔山矿高产高效工作面瓦斯治理创新技术试验研究方案》提交给同煤集团。

五、后续工作和成果扩大化1、申报专利。

我公司于今年4月正式向国家知识产权局提出了实用新型和发明创造专利申请，2013年8月6日国家知识产权局正式授予《治理回采工作面上隅角瓦斯超限的通风系统》实用新型专利，专利号201320227004.4，发明专利正在审核中。

2、利用该成果，服务其它企业今年5-7月，我公司在对山西昔阳丰汇煤业有限责任公司进行安全验收评价期间，发现该矿综采工作面也采用高抽巷抽放瓦斯模式，当时高抽巷内瓦斯浓度7%，没有对巷内氧气浓度进行监测，当即提出尽快取样化验并设置氧气传感器，监控高抽巷内氧气浓度，后得知该巷道内氧气浓度为16%-18%。