重庆中梁山煤电气有限公司(以下简称“中梁山矿”)的前身是中梁山矿务局，中梁山矿务局为国家“一五”计划期间前苏联援华重点建设项目之一。中梁山矿井的瓦斯灾害异常严重，前苏联矿业专家援建时曾形容中梁山矿为“上帝给了中梁山一块倒霉的资源”。

    中梁山矿(分为南矿和北矿) 的煤田是一个较对称的封闭型覆舟状背斜构造，煤田内地质构造极其复杂，断层每平方千米平均达1071条，建井前就有大量瓦斯沿断层面溢出地表。煤系地层属二叠纪龙潭组煤系，含煤10层(从上到下编号为K1，K2，…，K10)，煤层总厚度14.91m，煤层平均厚度0.47～2.38m，煤层倾角65°～75°，层间距0.25～25m，为急倾斜近距离煤层群。

    中梁山矿历史上发生过多次瓦斯事故，南矿和北矿迄今共发生煤与瓦斯突出98次，最大突出煤量2800t，突出瓦斯量80.55万m3，发生瓦斯爆炸事故2起;建矿至今，中梁山矿矿井事故累计死亡502人，其中死于瓦斯事故的就有251人，占矿井事故死亡总数的50%。

    中梁山矿认为，“瓦斯不治，矿无宁日。”

    构建“四区成套三超前”格局

    在这样的赋存条件下，如何探索矿井瓦斯的有效治理之策?通过多年的探索，中梁山矿摸索出了一条适合自己的道路，以“瓦斯治理是目，生产部署是纲，纲举目张”为思路，着力优化生产部署，构建“四区成套三超前”的生产格局。

    “四区”即为开拓区、抽采区、保护层开采区、被保护层开采区。中梁山矿在编制矿井5年采掘部署规划时，由总经理挂帅、总工程师具体组织，重点编制开拓、区域抽采、保护层开采等成套规划，并落实细化到年度、季度、月度计划，明确开拓方式、抽采布局、保护层工作面布置等，从源头治理上，为开拓掘进、瓦斯抽采、保护层开采创造了安全条件。在生产组织上，南北矿始终坚持开拓区超前于抽采区、抽采区超前于保护层开采区、保护层开采区超前于被保护层开采区三超前。

    一是开拓巷道必须超前于瓦斯抽采区一个采区。根据煤田地质构造条件，在布置矿井运输(通风)大巷时，中梁山矿优先在两侧上方距煤系地层底板10～25m的茅口石灰岩中,施工专用瓦斯抽采巷道，布置在背斜东西翼各一条，抽采钻场布置在抽采巷道中，每隔40m施工一个钻场。要求开拓巷道必须超前于瓦斯抽采区一个采区，专用瓦斯抽采巷尽量超前于其他开拓巷道。

    二是抽采必须超前于保护层工作面的掘进。瓦斯抽采巷道形成后，立即组织抽采钻孔施工和抽采管网铺设，坚持“抽采巷掘进到哪里，抽采钻孔便施工到哪里，抽采管网就铺设到哪里”。抽采必须超前于保护层工作面的掘进，超前距离必须大于300m，以确保保护层工作面巷道掘进时满足抽采指标的要求。

    三是保护层工作面的开采必须超前于被保护层工作面，超前距离必须大于300m。矿井保护煤量可采期不得少于30个月，可供布面的保护煤量可采期不得少于20个月，保护层开采面积与被保护主采层开采面积之比大于1：1。近年来，中梁山矿做到了不管产量压力再大，都要坚持开采保护层。

    具体抽采中，中梁山矿要求抽采至少6个月以上，并经安全评估后，才能进行石门揭煤工作;抽采至少半年以上，才能进行保护层工作面巷道的掘进;抽采至少1年以上，才能进行保护层工作面的开采;保护层开采完毕3个月以上，才能进行被保护层巷道掘进。

    通过补交矿井开拓、瓦斯抽采、保护层开采的历史欠账，矿区现已形成了“四区成套三超前”的合理部署格局：开拓区超前于抽采区至少300m，抽采区超前于保护层开采区至少300m，保护层开采区超前于被保护层开采区至少300m(见图1)，实现了矿井“掘、抽、保、采”协调、安全发展。

图1 “四区成套三超前”模拟图

    实施中梁山特色立体抽采

    中梁山矿因瓦斯灾害有沉痛的教训：1960年“12·15”瓦斯爆炸事故，导致124人死亡，2002年发生的“4·22”瓦斯突出事故，也造成15人死亡。

    中梁山矿为了严格执行“先抽后采”的生产方针，在瓦斯抽采工作中，不仅实施了“三不准”：“不抽4月不准揭(石门)，不抽半年不准掘(保护层)，不抽1年不准采(保护层)”，而且制定了“三铁律”：“抽采跟着掘进走，开采跟着抽采走，预抽达标才开采”。这从根本上为治理矿井瓦斯灾害奠定了基础。

    “抽采跟着掘进走”，就是对重点部位实施集中预抽。中梁山矿开拓方式为平硐、立井混合式。在距K10煤层l0～25m的底板灰岩中布置有一条专用瓦斯抽采巷(东西翼各一条)，在抽采巷中每隔300m布置有一个石门，当抽采巷掘至石门位置时，必须立即进行石门网格式预抽钻孔的施工，即抽采钻孔必须跟随抽采巷的掘进而施工。施工完毕，立即封孔，进行瓦斯集中抽采。抽采至少120天，并符合其他相关规定后，才进行石门揭煤的掘进工作。

    石门网格式钻孔集中预抽方法是当石门掘至距突出煤层15m以外时，在石门上部及两侧9m、下部2m范围内布置穿透煤层群的网格式抽采钻孔，终孔间距3m，穿透煤系地层全厚，在石门周边形成走向长21m、倾斜长15m的瓦斯抽采区，抽采范围为石门断面的40余倍。通过对石门及周边煤层瓦斯网格式钻孔的集中抽采，使煤体瓦斯得到释放，降低了瓦斯潜能;瓦斯释放后煤体产生收缩变形，造成卸压，使弹性能和地应力降低;煤体收缩变形与地应力的降低，又引起煤层透气性增加，降低了瓦斯压力梯度，释放瓦斯后的煤体力学强度增加，从而消除了瓦斯突出危险。

    “开采跟着抽采走”，是实施区域性网格式钻孔预抽瓦斯。中梁山矿要求在采区巷道布置前，必须在专用瓦斯抽采巷道中施工穿透各煤层的瓦斯抽采钻孔，然后并网，进行瓦斯抽采。区域抽采至少半年以后，才能安排K2保护层工作面巷道的掘进，掘进完成且该区域必须抽采至少一年以后，才能进行K2保护层的开采，即保护层的开采必须经充分的区域性网格式预抽。同时，K2保护层开采前，必须提前布置好卸压瓦斯抽采钻孔。随着保护层的开采，邻近煤层的卸压瓦斯，通过卸压瓦斯抽采钻孔抽入瓦斯管道，这样一来，有效地防止了卸压瓦斯突然涌入保护层采煤工作面，避免了瓦斯突出事故。

    区域性网格式预抽方法是在运输大巷两侧上方距煤系地层10～25m的茅口石灰岩中，分别在背斜两翼各布置一条专用瓦斯抽采巷道(小茅口巷)，抽采钻场布置在抽采巷道中，每隔40m施工一个钻场，每个钻场施工16～24个钻孔，孔径φ75～150mm，钻孔最大深度约180m，终孔间距10m，有4～5个孔终孔到K1煤层，其余钻孔均在K3终孔，采用机械封孔，封孔长度大于3.0m。

    中梁山矿在布置区域性网格式预抽钻孔时，只设计了少部分钻孔穿过K2保护层进入K1煤层，其他钻孔既作为区域性网格式预抽钻孔，又作为卸压瓦斯抽采钻孔。当K2保护层开采时，邻近煤层卸压瓦斯即通过这些钻孔进行抽采。卸压抽采钻孔的终孔间距为10～15m，抽采负压为10～15kPa。如在开采1325下保护层工作面期间，工作面卸压瓦斯涌出量特别大，通过施工抽采钻孔，调整负压抽采工作面卸压瓦斯，不但有效解决了工作面瓦斯突出问题，而且获得了大量清洁能源。

    抽采过程中，中梁山矿还实施了全方位的瓦斯抽采。为解决保护层工作面瓦斯超限问题，中梁山矿对2418等采空区的瓦斯进行了抽采。采空区瓦斯抽采分为石门密闭直接插管抽采法和钻孔抽采法两种(见图2)。

图2  井下密闭抽采示意图

    对断层地带、构造地带、溶洞裂隙地带的瓦斯，中梁山矿则实施了临时抽采。抽采中，由于裂隙多、瓦斯涌出量大，中梁山矿又针对裂隙带专门布置钻场，施工抽采钻孔，解决了采掘过程中的安全威胁。

    通过全面实施立体综合瓦斯抽采，中梁山矿目前的矿井抽采瓦斯浓度已达40%～47%，单孔平均抽采量达0.02～0.2m3/min。预抽瓦斯量占抽采总量的60%，卸压瓦斯抽采占28%，地质构造带瓦斯抽采占8%，其他方式抽采占4%。每年完成瓦斯抽采钻孔工程量超过7万m，抽采量超过4000万m3，吨煤瓦斯抽采量超过80m3，矿井瓦斯抽采利用率达100%。

    经过多年的努力，中梁山矿瓦斯治理已取得初步成效。到2009年7月15日，中梁山南矿井已安全生产2642天，北矿井已安全生产1573天。