项目名称

赋存不均衡煤层瓦斯高效科学治理及评价体系技术研究

提 名 者

陕西煤业化工集团有限责任公司

提名等级

□一等奖□二等奖及以上□三等奖及以上

我国西部地区大量高产量矿井存在瓦斯含量不高，但是由于瓦斯赋存不均衡、开采强度大等原因造成的瓦斯大量涌出，威胁工作面安全。瓦斯治理中存在的共性问题主要为：（1）治理模式适应性差。（2）瓦斯赋存不均衡，抽采效率低。（3）抽采达标评价指标“本本主义”。这些问题制约着我国约50%以上的优质煤产量的安全产出。

建新煤化公司4^-2煤层即具有我国西部大产能煤矿赋存不均衡煤层的瓦斯共性问题。项目根据建新煤矿“赋存不均衡、低瓦斯高涌出、低透气高吸附” 的瓦斯赋存特征，首创了“一面一策、一段一策”的瓦斯治理模式，研究形成了靶向抽采精准瓦斯治理技术体系。体系包含精准预测、靶向抽采、科学评判三个步骤。精准预测是精准治理的首要条件。靶向抽采是减少瓦斯煤层瓦斯量、控制采场空间瓦斯浓度的核心环节。科学评判是确定工作面瓦斯抽采效果是否能够满足安全生产的关键环节，三者有机衔接，确保工作面安全的基础上，最大化的使“抽-掘-采”平衡，降低瓦斯治理成本，提高抽采瓦斯抽采的效率。

靶向抽采技术实施中，当工作面瓦斯涌出量低于5m³/min,时，瓦斯问题基本不对生产构成威胁，采用通风排瓦斯的方式。在采面上、下隅角要进行封堵，作为通风排瓦斯控制风流的辅助措施。当工作面瓦斯涌出量在5~12m³/min时，要增加本煤层钻孔预抽，在上隅角的封堵墙内增加插管抽放。本煤层钻孔瓦斯预抽采用二氧化碳预裂增透技术和超前应力集中区抽采技术改善抽采效率和效果。当工作面预计瓦斯涌出量大于12m³/min时，有针对性的增加采空区埋管抽采和高位钻孔抽采。研发应用了立管抽采技术大量抽采采空区涌出瓦斯。研发应用低位钻孔抽采技术，做为高位钻孔抽采的辅助措施。

自2014年至2019年，建新煤化公司回采42盘区5个瓦斯赋存不均衡综放工作面，研发、应用瓦斯靶向抽采精准治理技术体系，采煤工作面瓦斯得到有效控制，风排瓦斯量控制在4m³/min以内，杜绝了上隅角瓦斯超限作业，生产班上隅角瓦斯浓度0.4%以下、回风流瓦斯浓度0.2%~0.26%，确保了安全生产。

精准、高效的瓦斯治理术体系需要配套的科学评价体系。项目研究建立了瓦斯高效科学治理评价指标体系。从设计施工、预抽过程、抽采结果、总体效果四个层面8个指标上来进行评判控制，保障建新煤业4^-2煤赋存不均衡工作面瓦斯治理评判科学、可靠。煤层残余瓦斯含量必须降到3m³/t以下，可解吸瓦斯量必须降到2m³/t。工作面瓦斯抽采率采用70%的标准；矿井抽采极限时间可以达到130天至140多天，钻孔抽采时间指标定为不低于5个月。矿井适宜采用工作面瓦斯储量降低率来表征煤层瓦斯预抽排的效果，其指标宜规定为25%。建新4^-2煤层为可以抽采的厚煤层，其钻孔量指标宜为0.01-0.03m/t。

项目开展过程中发表论文多篇，取得良好经济效益和社会效益。研究成果具有巨大的推广价值。

（1）2020年4月中国煤炭工业协会组织专家对本项目进行了鉴定，鉴定结果认为：“首创了瓦斯治理模式，实现了“抽-掘-采”平衡，降低了瓦斯治理成本，提高了瓦斯抽采效率。”“形成了靶向抽采精准治理瓦斯技术体系”“建立了瓦斯抽采达标评价体系，保障了瓦斯高效、精准治理”。“研究成果达到了国际先进水平”“建议扩大推广应用范围”。

（2）2017年1月，科技日报以“陕西建新煤化有限责任公司瓦斯治理再获新成绩”对项目进展做了报道，报道认为：“该瓦斯治理技术可有效的治理低瓦斯矿井瓦斯异常区域的瓦斯治理难题，能够快速治理瓦斯，保证工作面安全开采，具有工程量小、成本低、见效快的特点，适用于低瓦斯矿井回采期间局部瓦斯涌出异常、瓦斯涌出量突然增大的煤层和同时伴有采空区遗煤自燃危险的矿井，避免因瓦斯超限而引起事故。”

（3）2017年1月中国网以“陕西建新煤化有限责任公司瓦斯治理再获新成绩“对项目进展进行了报道，报道认为：”通过实施该项目技术，建新公司实现了“瓦斯异常区域”正常状态下安全回采的目标，产生直接、间接经济效益达3.3248亿元。该技术不仅特别适合煤矿井田瓦斯分布不均衡，特别是采煤工作面随推采瓦斯涌出增加迅速，急需尽快治理瓦斯，以实现“治理大隐患、杜绝大事故”确保顺利安全生产的目标的矿井，也为高强度、高瓦斯矿井在瓦斯赋存不均衡区域安全回采提供了新的瓦斯治理思路和方法，为类似条件下矿井煤炭回采提供技术借鉴。”

1．应用情况（限2页）

（1）本项目研究的技术体系的实施有效控制了风排瓦斯量。

建新煤化公司4^-2煤层已经结束的4208工作面在回采期间瓦斯抽采量在2.24~16.58m³/min之间，风排瓦斯量在2.1~3.7m³/min之间，4210工作面在回采期间瓦斯抽采量在2.57~20.36m³/min之间，风排瓦斯量在1.8~3.6m³/min之间。

正在回采的工作面涌出量测算显示：以2019年11月份为例，矿井绝对瓦斯涌出量35.81m³/min。其中4207综放面绝对瓦斯涌出量18.2m³/min，抽采瓦斯量15.3m³/min，风排瓦斯量2.9m³/min；4206工作面绝对瓦斯涌出量5.7m³/min，抽采瓦斯量3.4m³/min，风排瓦斯量2.2m³/min。当工作面瓦斯涌出量较大时，风排瓦斯量控制在4m³/min以内。以2019年8月份为例，4207工作面的瓦斯涌出量较大，达到29.44m³/min，其中瓦斯抽放量达到25.46m³/min，风排量为3.98m³/min。

4202工作面采取瓦斯高效治理技术以来，即有效将工作面风排瓦斯量控制在了5m³/min以内，之后在4208、4204、4210、4201、4207、4206工作面，技术研究应用更加成熟，回采工作面风排瓦斯量都控制在了4m³/min以内。

（2）本技术体系的实施有效防止了工作面瓦斯超限。

自2014年至2019年，建新煤化公司回采42盘区综放工作面，积累瓦斯防治经验，分析总结瓦斯治理成效，通过在采煤工作面实施上隅角埋管抽放、高位裂隙钻孔抽放和本煤层瓦斯预抽、上隅角插管抽放、风排瓦斯的综合瓦斯治理方案后，采煤工作面瓦斯得到有效控制，杜绝了上隅角瓦斯超限作业。

4202工作面首先采取高效瓦斯治理技术，技术实施后立即治住了瓦斯超限，上隅角瓦斯浓度控制在了0.6%左右，之后在4208、4204、4210、4201、4207、4206工作面，技术研究应用更加成熟，工作面回风流瓦斯浓度基本控制在0.2~0.26%以内，上隅角瓦斯浓度控制在0.4%以内，没出现一次瓦斯超限事故。

序号

知识产权类    别

知识产权

具体名称

国家

（地区）

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

姓    名

王军胜

排    名

1

姓    名

郭风景

排    名

2

姓    名

张兴文

排    名

3

姓    名

郝志勇

排    名

4

姓    名

段老虎

排    名

5

姓    名

王斌

排    名

6

姓    名

孙刘咏

排    名

7

姓    名

张龙刚

排    名

8

单位名称

陕西陕煤蒲白矿业有限公司

单位名称

中国矿业大学

单位名称

陕西建新煤化有限责任公司

序号

合作方式

合作者/项目排名

合作起始时间

合作完成时间

合作成果

证明材料