韩城矿攻克煤层瓦斯治理难关纪实

国内知名的煤炭科研机构曾评估：韩城矿区的瓦斯治理是块难啃的骨头，瓦斯突出没有规律可循。在生产中，职工只能凭经验和感觉，听见闷炮声，放下手中的家伙就跑。

而今，采煤机械化加快了剥离进度，综合治理解决了瓦斯超限问题。两者结合使韩城矿业公司解放煤炭资源量2.8亿吨。2010年，韩城矿业公司没有发生瓦斯突出事故，实现零伤亡。

最近，在陕西韩城禹门口，陕西煤业化工集团韩城矿业公司发生了现代版“鲤鱼跳龙门”的故事，这个故事就是韩城矿业公司攻克技术难关、治理瓦斯突出的故事。正是这个故事，让韩城矿业公司跨越了由生存到发展的距离。

韩城矿业公司地处韩城禹门口，与山西河津隔河相望。

这里有一个美丽的传说，黄河鲤鱼在这里跳过龙门(指的是黄河从壶口咆哮而下到达晋陕大峡谷最窄处的龙门,今称禹门口)，就会变化成龙。《埤雅·释鱼》：“俗说鱼跃龙门，过而为龙，唯鲤或然。”《蠕范·物体》：“鲤……黄者每岁季春逆流登龙门山，天火自后烧其尾，则化为龙。” 后以“鲤鱼跳龙门”比喻中举、升官等飞黄腾达之事。后来又用作比喻逆流前进，奋发向上。

韩城矿业公司在发展过程中，受到了瓦斯突出的严重威胁，犹如困在小河中的“鲤鱼”，若不及时跳出“小河”、跃过“龙门”，不仅找不到更大的发展空间，而且因“小河”中的“氧气”和“养分”不断减少，随时会有生命危险。

对于韩城矿业公司来说，跃过“龙门”，就是全新的天地。早日跃过“龙门”，就会成为一条驰骋苍穹的煤炭产业“飞龙”。

韩城矿业公司下属3个生产煤矿，即桑树坪煤矿、下峪口煤矿、象山煤矿。矿区煤层赋存条件极其复杂，水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大灾害俱全。最突出的问题是底板软、顶板软、煤层软，又称“三软”煤层，煤层瓦斯含量高。煤层透气性差，抽放难度大，没有规律可循，瓦斯治理和安全管理难度极大。

在这样的地质条件下，韩城矿业公司多年来在摸索尝试和屡败屡战中，一直坚持“科学技术是第一生产力”的理念，特别是2008年以来，相继攻克了保护层开采过程中的卸压瓦斯抽采、薄煤层综采机械化技术难关，破解了困扰矿区发展的瓦斯治理“瓶颈”，为企业的健康发展探索出了一条成功之路。

曾经辉煌

拥有国际领先技术

韩城矿业公司的前身是韩城矿务局，成立于20世纪70年代，进入80年代，煤炭生产建设不断向正规化方向发展，先后从德国和奥地利引进了综采及综掘成套设备，有效提高了生产效率，煤炭产量持续增长。 20世纪80年代后期，韩城矿业公司被列为全国煤炭工业45个重点编制总体发展规划的矿区之一。

20世纪80年代末，经过几代建设者的不懈努力，韩城矿业公司年设计生产能力达到471万吨，年核定生产能力达到432万吨。

随着煤炭价格的全面放开，煤炭企业在改革和发展中遇到了市场疲软、煤炭积压、销售受阻、部分职工放假等困难，企业经营陷入困境。在这种情况下，韩城矿业公司党政领导班子带领全局干部职工深化内部管理，推行班组核算，降低生产成本，大打扭亏增盈攻坚战。

20世纪90年代是韩城矿业公司实施科技进步、科技兴企战略并取得重大成果的时期。其间，韩城矿业公司先后召开了4次科技大会，开展了一系列科技创新、技术改造、推广应用先进技术等活动，完成“61483”科技兴企项目299个，创造经济效益3374万元；2000多名技术人员、医护人员和中小学教师等，共同形成了科技人才网络系统。

韩城矿业公司依靠科技进步和科技攻关，解决了大量的生产安全等方面的技术难题：象山煤矿高档普采向综采过渡的回采工艺，成为全国首创；“九五”国家重点科技攻关项目“MFA-01型兴电式浮选尾矿在线测灰仪”在下峪口煤矿选煤厂运行成功，填补了国内空白，达到国际先进水平；投资78万元的桑树坪煤矿1000米大皮带技改工程完工，采用PCD软件实现闭环调节技术，达到国内自动化学科先进水平。

屡败屡战

难以降伏“气老虎”

随着矿井开采年限的延长，采深增加，井下条件越来越复杂，特别是瓦斯突出成了制约韩城矿业公司发展的重大难题。进入21世纪，韩城矿业公司的煤与瓦斯突出越来越频繁，也越来越严重，成了难以降伏的“气老虎”。陕西各矿业公司在煤炭市场恢复性好转的时期，都迈上了发展的快车道，可是韩城矿业公司却因为井下日益严重的瓦斯灾害放缓了前进的步伐。

韩城矿业公司的首要灾害是煤与瓦斯突出。

截至2009年，桑树坪煤矿、下峪口煤矿共发生煤与瓦斯突出事故141起，死亡24人。建企40年来，韩城矿业公司在煤矿生产中发生过窒息、燃烧、爆炸、突出等瓦斯事故。1994年以后，韩城矿业公司共发生瓦斯事故8起，造成了多人伤亡和重大经济损失。以煤与瓦斯突出为主的瓦斯灾害严重威胁着韩城矿业公司职工的生命安全，影响着安全生产。

面对瓦斯治理，历届领导班子都高度重视。20世纪80年代末90年代初，韩城矿业公司多次与国内瓦斯治理研究机构和大专院校进行瓦斯治理课题合作研究，曾多次邀请国内知名专家前来会诊，并拨出专门研究经费邀请科研机构现场攻关。通过研究，韩城矿业公司尽管取得了一些成效，但是没有收到标本兼治的效果。

在瓦斯治理方面，韩城矿业公司多年来采用了国内所有的治理办法，地面打孔抽放，可是开始能抽上来，过上一阵子咋也抽不上来了，开采时井下煤层瓦斯照样存在，效果不好；井下煤层打钻排放，常常把钻杆夹住，有时候瓦斯还把钻杆向外顶，钻进速度慢不说，打孔多不说，费用高也不说，关键是煤呈粉末状，成孔差，且孔打不深，瓦斯难以释放，当开采的时候，瓦斯照样超限，无法进行正常生产。

在局部防突技术上，韩城矿业公司利用高压注水快速消突、建立瓦斯抽放站进行本煤层预抽瓦斯，同时还采取松动爆破、钻煤排放措施，在考核上合理作业循环限定进尺。总之，韩城矿业公司把国内外和韩城条件相似的治理瓦斯办法都用遍了，但就是不能从根本上解决问题。

桑树坪煤矿北采区4317工作面，2003年7月发生瓦斯突出，有70米巷道被煤充填，涌出的煤达1000吨以上，瓦斯涌出量高达1万立方米，所幸没有人员伤亡。这个掘进工作面掘进了300多米，瓦斯突出发生了10多次，再掘进400米就可以贯通，由于瓦斯突出问题无法解决，一等就是4年。

据韩城矿业公司有关领导介绍，有一家国内知名的煤炭科研机构，他们来到韩城矿业公司，看了矿区煤层瓦斯等有关资料，下井对生产现场情况进行了考察。这家科研机构很有把握，认为攻克韩城矿业公司的瓦斯灾害治理技术难关不成问题。于是，他们派来专家，拿来有关设备，在桑树坪煤矿进行了现场攻关，几十天过去了，现场研究没有取得进展，瓦斯突出依旧。这家科研机构的专家说：“韩城矿区的瓦斯治理是块难啃的骨头。”

在此之后，又有一个研究单位被请到了韩城矿业公司，他们信心百倍，领导和职工也分外高兴。可是当这个研究单位把研究出来的产品拿到煤矿井下进行试验时，问题出现了：当瓦斯浓度达到突出报警的界限时，检测设备报警器报警了，但是瓦斯却没有突出；当瓦斯突出了，检测设备报警器却没有反应。这个研究单位反复对各种技术参数进行比对、检查，没有发现设计制造漏洞，又把这种设备拿到外省其他煤矿试验，设备也没啥问题。折腾了好长时间，这个研究单位得出的结论是：韩城矿业公司煤矿井下瓦斯突出没有规律可循。在以后的生产中，职工只能凭经验和感觉，听见闷炮声，放下手中的家伙就跑。

2001年，韩城矿业公司又一次邀请全国专家前来会诊。韩城矿业公司汇报了这些年先后与国外专家交流，与国内有关研究机构、大专院校合作攻关的情况，并提出根据煤层赋存条件及瓦斯赋存特点，用开采保护层的方法从根本上解决突出问题的思路和想法。与会专家认为，韩城矿业公司的思路和想法很好，是一种主动的区域性措施，最后建议用开采二号煤层、卸压三号煤层瓦斯的办法解放主采三号煤层。

攻克难关

薄煤层实现机械化

由于三号煤层瓦斯经常超限，煤矿安全生产受到了极大的影响，职工收入增加缓慢，职工生活质量下降，企业发展举步维艰。

2001年以后，韩城矿业公司煤炭年产量一直徘徊在400万吨左右，有时候还没有20世纪80年代的煤炭产量高。后续井田也因为瓦斯问题不能继续开采，其他矿业公司都在跨越式发展，韩城矿业公司职工们却看不到发展前景。

近年来，韩城矿业公司有140多名工程技术人员调走；井下协议工招了走、走了招，职工队伍不稳定；职工收入在全省煤炭系统由过去的较高降到最低，落差很大，职工情绪波动大。

二号煤层在三号煤层的上面，离地面近，煤层很薄，只有80厘米至120厘米厚，只有将二号煤层剥离，将三号煤层的瓦斯卸压后，才能开采三号煤层。这是韩城矿业公司的唯一出路。井下开始布置工作面，采煤队开始组建。

房永祺是从河南商丘来的协议工，2000年到桑树坪煤矿，2006年5月来到开采二号煤层的采煤二队。房永祺说：“刚采二号煤层的时候，那个辛苦没法说，采高不足1米，在井下采煤工作面直不起腰，只能爬着走，职工把架子车轮胎外带截成护膝和护肘，套在胳膊肘和膝盖上，就这样一米一米地往里爬，干活的时候，套上那玩意很不方便，于是又卸下来，后来下井的时候又懒得往身上套，这样久而久之就不用了，工友们膝盖和胳膊肘上都是老茧。那个时期大家下班洗完澡，走路都没精神，还没睡够，又该上班了。”

尽管职工这样拼死拼活地干，但是每月进尺只有50多米，有时候每月进尺才20米，矿上没效益，职工工资低，先后来到矿上的大学生、招收的协议工基本都走完了。为了保证安全生产，韩城矿业公司作出硬性规定，不把二号煤层剥离，坚决不准采三号煤层。

二号煤层能不能实现机械化，减轻职工劳动强度，提高效率？韩城矿业公司在2007年召开了一次技术研讨会，一致认为，不实现机械化就没有出路。会议结束，韩城矿业公司负责采煤的副总经理、桑树坪煤矿原矿长孙辉合就带人出去考察了。他们到攀枝花矿务局，随后又到河北、吉林、山西、河南等地，在河南平顶山看到了和韩城矿业公司地质条件差不多的煤矿，他们买了两台160型掘进机，投放到下峪口煤矿和象山煤矿后，当月就收到效果。象山煤矿原来每月进尺100多米，使用160型掘进机后，每月进尺可达到200多米；下峪口煤矿每月进尺达到了302米。

有了下峪口煤矿和象山煤矿的经验，韩城矿业公司又在条件较差的桑树坪煤矿用上了160型掘进机。桑树坪煤矿采煤二队郭守坤清楚记得，2009年8月17日第一台160型掘进机安装使用，到8月30日全队才掘进了7米，大家着急上火，160型掘进机就是不听话。到后来熟练了，采煤二队每月进尺就增加了，9月进尺36.6米，10月、11月进尺达到了60.3米。现在采煤二队每月进尺可达到123米。

掘进机械化问题解决了，采煤机械化问题能不能解决，有没有这样低的支架，有没有薄煤层采煤机？陕西一家煤矿机械厂主动请战，初步完成了设计制造。

在薄煤层使用综采机，要求体积小、重量重、功率大。厂家能达到这个要求吗？考察人员心里没底，厂家也不能百分之百保证，如果失败了咋办？从韩城矿业公司走出去的徐冉忠2008年回来担任总经理，他了解了大家的担心后说：“搞科研就是有风险，就是要允许失败。”徐冉忠的话让考察人员心里踏实了，闯劲十足。考察人员和厂家共同攻关，在两个多月的时间里就让样机出现在了采煤工作面。随后他们在实践过程中边改进边生产，特别是采煤机拉杆，开始的时候3天坏一根，一根价值6000元，经过多次改进，现在一个月更换一次；在设计与实践的结合上不断创新，先后对综采机8个方面39个小项进行了改进。目前，韩城矿业公司实现了煤岩同采，大大提高了工作效率，减轻了劳动强度，职工再也不需要爬着进采煤工作面了。

李超是1998年分到桑树坪煤矿采煤二队36个人中唯一留下来的，经历过戴护膝上班，爬在地上干活，听见闷炮声撒腿就跑的日子。李超现在是综采队的一员，在综采支架钢铁长廊中操作机械，用上了载波电话，工作实行四六制，过去每班只能出30多吨煤，现在每班出煤600吨。过去下班就剩下睡觉，现在李超经常带着老婆孩子遛弯，过去工资低的时候，孩子想吃点零食，他都要想几次再买，现在经常主动给老婆孩子买东西，因为现在工资比过去高多了。

卸压抽采

降伏瓦斯成为可能

韩城矿业公司煤与瓦斯突出主要发生在桑树坪煤矿、下峪口煤矿主采的三号煤层。三号煤层主要特点如下：

一是煤体松软，煤层结构复杂。三号煤层由于受构造应力作用，煤体受明显的层间滑动影响，结构极其复杂，煤层受到严重破坏，煤体破坏类型多为Ⅳ类、Ⅴ类，煤呈粉末状，煤层整体非常松软。深钻孔施工难度很大，经常发生顶钻、夹钻、喷孔等现象。一般钻孔施工深度为30米至40米，局部区域仅能施工15米至30米。曾经在打钻过程中发生过由于夹钻排粉困难、温度过高而导致煤与瓦斯燃烧现象。

二是煤层透气性差。三号煤层属于较难抽采煤层，此类低透气性煤层全国罕见，主要表现在原始煤体的吸附瓦斯含量高，而解吸速度慢，钻孔瓦斯衰减快。钻孔施工后，孔口瓦斯浓度一般为3%至5%，瓦斯浓度最高达10%以上，但在抽采24小时后，瓦斯浓度很快衰减到1%至2%，使抽采失去意义。

三是煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大。在目前矿井开采水平，三号煤层一般瓦斯压力都超过1兆帕，最高达1.84兆帕。瓦斯含量在10立方米/吨以上。在揭煤打钻过程中，钻孔喷瓦斯喷煤粉，有的钻孔喷出煤粉达1吨以上，喷出的瓦斯使巷道回风流瓦斯超限。由于二号煤层是保护层，在保护层开采过程中，大量的三号煤层卸压瓦斯涌到了保护层采煤工作面，解决保护层开采过程中的卸压瓦斯问题成了当务之急。

韩城矿业公司领导班子研究决定，由负责通风的李建民副总工程师组织研究攻关。攻关组根据试验采煤工作面情况，编制了《保护层卸压瓦斯底板抽采试验大纲》和《采面卸压抽采试验设计》，并多次召开技术研讨会，明确了钻孔布置、钻孔施工、封孔工艺、抽采系统联结等要求。

根据桑树坪煤矿和下峪口煤矿的生产接续情况，韩城矿业公司决定对桑树坪煤矿3210采煤工作面和下峪口煤矿21206采煤工作面进行保护层底板卸压瓦斯抽采研究。

2009年3月，韩城矿业公司开始在桑树坪煤矿3210采煤工作面进行卸压瓦斯抽采试验，截至2010年1月底共施工卸压抽采钻孔48个，采煤工作面推采650多米，收集和整理了瓦斯抽采观测数据1800多个。

下峪口煤矿21206采煤工作面从2009年4月开始进行卸压瓦斯抽采试验，施工卸压抽采钻孔74个，采煤工作面推采210多米，收集和整理了瓦斯抽采观测数据3000多个。

据李建民介绍，一方面，保护层开采后，三号煤层40%至80%的瓦斯得以卸压释放，卸压瓦斯通过二号煤层底板采动裂隙涌入到二号煤层采煤工作面和采空区，卸压后，煤层与其顶板岩石之间形成相对松动的裂隙通道；另一方面，煤层卸压后，煤体的透气性增大数百倍，被保护煤层中的吸附瓦斯大量解吸，通过煤岩体内的裂隙通道，在采煤工作面风流压差的作用下，向保护层采煤工作面回风巷方向运移，造成落山角和回风巷瓦斯时有超限，严重威胁采煤工作面的安全生产，影响了二号煤层的剥离速度，制约了煤矿的生产接续和产能的增加。

经过研究，韩城矿业公司采取了四项措施。一是保护层底板卸压瓦斯抽采。采用不同俯角分别向三号煤层施工底板卸压瓦斯抽采钻孔，进行抽采，实现提前截流，重点解决三号煤层卸压瓦斯问题。二是卸压瓦斯高位裂隙抽采。采用不同角度向二号煤层顶板和一号煤层施工高位裂隙抽采钻孔，进行抽采，重点解决一号煤层卸压瓦斯和二号煤层本煤层卸压瓦斯问题。三是采空区抽采。从瓦斯抽采巷向采空区施工钻孔，抽采采空区高浓度瓦斯，减少采空区瓦斯向采煤工作面上隅角涌入。四是抽采管路布置。在瓦斯抽采巷道中敷设两条瓦斯抽采管路，实行分源分压抽采，一条用于底板卸压瓦斯抽采和高位裂隙瓦斯抽采，一条用于采空区瓦斯抽采，提高瓦斯抽采效率。

经过半年多的抽采试验，桑树坪煤矿3210采煤工作面最高瓦斯抽采浓度达到70%，平均瓦斯抽采浓度达到30%以上，采煤工作面瓦斯抽采量为3立方米/分钟至5立方米/分钟，回风巷瓦斯浓度由0.6%下降到0.2%，尾巷瓦斯浓度由1.2%下降到0.6%，采煤工作面瓦斯抽采率达到50%以上。下峪口煤矿21206采煤工作面最高瓦斯抽采浓度达到97%，平均瓦斯抽采浓度达到35%以上，单孔瓦斯抽采量为0.7立方米/分钟至1.2立方米/分钟，采煤工作面瓦斯抽采量为6立方米/分钟至8立方米/分钟，回风巷瓦斯浓度由0.6%下降到0.3%，尾巷瓦斯浓度由1.2%下降到0.6%，采煤工作面瓦斯抽采率达到55%以上。煤矿瓦斯得到有效治理，确保了安全生产。

二号煤层机械化加快了剥离进度，瓦斯治理解决了采煤工作面的瓦斯超限问题。两者互相结合使韩城矿业公司解放煤炭资源量2.8亿吨，较好解决了企业生产接续和深部开采问题。2010年，韩城矿业公司没有发生瓦斯突出事故，实现了零伤亡。徐冉忠在陕西煤业化工集团召开的安全工作会上满怀信心地说：“2011年，我们要继续朝着现场零隐患、瓦斯零超限、矿井零死亡目标奋斗。”