专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式探讨及应用

吕伟伟，陈 斌

(1.陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，陕西 西安 710065；2.煤炭绿色安全高效开采国家地方联合工程研究中心，陕西 西安 710065)

0 引 言

我国是世界上能源生产和消耗最大的国家之一，据预测我国煤炭资源量5.9万亿t，在资源总量中占比94%，而天然气、石油等其他资源仅占6%[1]；从建国初期至今，煤炭一直处于我国能源结构的主体地位。《可持续能源发展战略》指出，预计到2020年煤炭在我国一次能源消费结构中的比率不会低于60%；到2050年，煤炭所占比例不会低于50%[2]。而我国90%以上煤炭生产矿井为井工开采[3]，随着开采深度增加，多数矿井转为突出矿井，瓦斯成为制约矿井安全高效生产的因素之一。

近年来，随着行业政策引导、国家科技项目研发力度加大及技术装备的长足进步，我国煤炭生产安全形势有明显好转，瓦斯事故整体下降趋势显著，但随着开采深度的增加，部分低瓦斯矿井、高瓦斯矿井逐渐过渡为突出矿井，原突出矿井瓦斯灾害更加严重，因此，我国煤炭企业瓦斯治理工作依然艰巨[4]。矿井瓦斯灾害治理是集技术和工程施工为一体的系统工程[5]，目前多数矿井存在瓦斯治理施工工期长、矿井抽采达标接替紧张、缺乏专业化的施工队伍及专业化装备的问题，致使瓦斯治理技术和工程施工存在一定的滞后，矿井开采煤量和抽采达标煤量不成正比，制约了矿井的安全生产和正常接替。为此，部分矿井通过和科研院所合作，使矿井的瓦斯治理技术有了显著提升，但随着科研院所合作项目的结题、矿井技术人员的流动、相关专业化施工队伍的缺失及技术资金投入的滞后，多数科研技术成果及装备未能很好地应用到矿井的实际生产中[6]，技术成果和工程实践脱节，致使科研项目成果向生产力的转化率较低[7]，矿井瓦斯治理难题并未得到持续有效的解决。探索专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式，将科研技术成果及装备与瓦斯治理工程相结合，对于解决矿井瓦斯治理技术和工程脱节的困境具有重要的现实意义。

1 煤炭企业常规瓦斯治理模式及存在问题

1.1 常规瓦斯治理模式

随着矿井开采深度及强度的增大，瓦斯治理难度加大，煤炭企业仅仅依靠自身的科研技术力量已经很难满足矿井安全生产的需要，煤炭企业以多种方式和科研院所合作，一定程度上解决了矿井瓦斯治理难题，主要的瓦斯治理方式有煤炭企业成立研究单位、煤炭企业与科研院所签订科技项目合同、煤炭企业与施工单位合作。

1) 煤炭企业成立研究单位。随着矿井安全生产实际需要、政府监管力度加大及规范煤炭企业自身安全需求，主要产煤大省的煤炭企业多数成立了附属于企业的研究院，如河南能源化工集团有限公司成立了河南能源化工集团研究总院有限公司，中国平煤神马集团成立了中国平煤神马集团能源化工研究院，陕西煤业化工集团有限责任公司成立了陕西煤业化工技术研究院有限责任公司。煤炭企业成立研究院分管瓦斯业务主要负责解决矿井常规瓦斯参数测试、常规项目立项、管理企业与科研院所合作项目、作为第三方出具企业资质范围之内的生产报告等。

2) 煤炭企业与科研院所合作。针对矿井瓦斯治理难点或企业研究院不在资质范围之内的项目，煤炭企业以技术咨询、技术服务等方式与科研院所合作，依托科研院所自身专业化技术的优势，实现需求项目的精准对接，解决煤炭企业矿井瓦斯治理问题。项目开展的同时，为矿井培育了相关的专业技术人员，一定程度上提升了矿井的瓦斯治理技术水平。

3) 煤炭企业与外委施工单位合作。多数矿井瓦斯治理以钻孔预抽为主，矿井瓦斯治理需要施工大量的钻孔，工程量大、施工效率低、施工周期长，加之施工队伍的缺乏，部分煤炭企业选择与外委施工队伍合作，在矿井技术部门的指导及监督下，外委队伍仅负责瓦斯治理钻孔工程的施工，有效地加快了瓦斯治理工程进度。

1.2 存在问题

长久以来，煤炭行业是技术、人员和资金投入密集的行业，煤炭企业通过自身成立研究单位、与科研院所及外委施工单位合作，一定程度上解决了技术、人员、施工问题，但存在以下问题。

1) 煤炭企业下属矿井数量多，企业自身成立的研究单位人员力量不足、科技支撑环节薄弱，只能指导并解决矿井小范围瓦斯治理技术难题，对于需要投入时间长、人员数量多、技术难度大的项目，不能长效、可靠地为矿井提供技术、人员支撑。

2) 科研院所多数为煤炭企业提供单一技术咨询服务，技术咨询要求的专业化技术程度较高[8]，煤矿技术人员(特别是低瓦斯矿井、高瓦斯矿井转为突出矿井及资源整合矿井，防突技术力量不足)掌握并应用到现场的难度大，随着单一咨询服务的结束，科研院所咨询成果很难持续高效转化为煤炭企业生产力。现阶段煤矿企业向高效、专业、智能的趋势发展，这种短期的、单一的技术咨询服务已经很难满足现代化矿井安全高效生产的需要。

3) 伴随着互联网+、大数据技术的高速发展，创造了一大批新兴行业[9-10]，年轻人有了更多的就业选择，但受“煤矿井下危险、环境差、工作位置偏”等传统观念负面影响，部分煤炭企业出现招工难、缺乏高素质工程施工队伍等问题，尤其是一线工程技术人员[11-12]。外委施工队伍能够给矿井瓦斯治理工程提供施工的人员力量，但外委施工队伍的人员流动性大，多支施工队伍作业，矿井管理难度大。针对矿井需要解决的难点问题，外委施工队伍的人员素质、专业技术水平有限，很难支撑矿井技术方案的现场实施。

2 专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式

矿井瓦斯灾害治理是集技术、工程、资金为一体的系统性较强的工程，针对目前煤炭企业常规瓦斯治理模式存在的问题，提出了专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式。

2.1 内容

煤炭企业与具有相关行业资质、专业化技术人员、设备、高素质施工队伍的服务机构(科研院所)开展合作，将工程区域瓦斯治理工作发包给服务机构，服务机构投入技术、设备、人员，按照与煤炭企业合同约定内容，完成工程区域瓦斯治理技术方案编制、设备仪器投入、施工人员组织管理、钻孔工程施工等一系列的系统工作，服务机构对工程的各方面(工程质量、工期、施工安全)负责，并达到竣工验收。

专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式依托服务机构专业化技术、先进的设备仪器、高素质施工队伍优势，可有效解决矿井瓦斯治理技术薄弱、人员力量不足、设备资金投入大、工程施工周期长等问题，长效、可靠地为矿井提供技术、人员、设备支撑，逐步缓解矿井生产接替紧张局面。同时，可提高服务机构(科研院所)科研成果的转化率，使科技成果实实在在转化为矿井的生产力。

2.2 适用条件

根据《中华人民共和国煤炭法》《中华人民共和国安全生产法》《关于进一步加强煤矿瓦斯防治工作的若干意见的通知》等法律法规、政策要求，统筹服务机构资质、能力及煤矿安全生产现状，并非所有矿井都适合引进专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式，也不是所有服务机构都有能力开展专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理项目。

1) 适用煤矿。目前多数突出矿井逐步进入深部开采，瓦斯治理技术难度加大，需要投入的资金更大，专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式可以有效解决突出严重矿井、低瓦斯矿井、高瓦斯矿井转为突出矿井及瓦斯治理技术薄弱、设备仪器落后、技术人员力量缺乏、施工队伍人员不足、投入资金较大的煤炭企业面临的生产困局，实现突出煤层高效、经济、可靠治理，降低企业安全管理风险。

2) 对服务机构的要求。矿井瓦斯灾害治理要求对应的服务机构应有相应的技术保障、工程施工能力，同时也应具备一定的项目资金垫付能力。为满足项目实施的技术保障，服务机构应具备行业相关、生产经营范围内的等级资质，具有项目相关的、已经成功应用的技术、装备，配备专业化技术人员。为满足项目工程施工，服务机构应配备高素质的施工队伍，完善的施工管理组织制度，先进的装备、仪器。为满足项目的资金保障，服务机构应为独立法人机构，注册资本金不少于项目合同金额，能够承担因服务机构原因造成的项目损失。

2.3 风险管控制度

为保障专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式实施，项目发包方(煤矿)和承包方(服务机构)须建立健全风险管理和控制制度，并在双方签订的合同或协议中说明，如落实国家法律法规要求的安全生产责任制，合作双方签订安全生产协议，制定技术、工程施工及管理风险控制制度等。

3 专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式应用

3.1 应用项目

国有某矿主采煤层瓦斯含量高、透气性差，矿井瓦斯灾害较为严重，采用的穿层钻孔增透方法单一，钻孔工程量较大，抽采钻孔施工工期长，资金投入大，矿井施工技术人员缺乏，致使瓦斯治理技术和工程施工存在一定的脱节，瓦斯治理问题已成为制约该矿安全生产和采掘部署的根本问题，给矿井的安全生产及采面正常接替造成了较大影响。

为解决矿井瓦斯治理难题，改善矿井生产接替，该矿通过公开招标的形式寻求资质机构以专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式解决矿井生产瓶颈。中煤科工集团重庆研究院有限公司凭借丰富的行业资质、独有的成套化增透技术及装备、严谨的专业化服务方案、成熟的工程项目服务模式、良好的行业口碑以及合理的投标报价中标，开展了专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式合作。

3.2 项目开展情况

合同签订后，中煤科工集团重庆研究院有限公司成立了该矿瓦斯治理项目部，项目部以“精细探测、合理分区、高效抽采、综合评判”为工作方针，结合该矿在瓦斯治理方面存在的问题，选用有针对性的关键技术进行攻关，形成了安全、高效、经济、可靠的瓦斯治理技术体系，并经中煤科工集团重庆研究院有限公司技术委员会审批通过。项目部总体技术体系如图1所示。专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式在该矿应用后，项目部根据项目实施方案，实施了有针对性的增透技术措施，实现了工程区域瓦斯高效抽采，钻孔瓦斯浓度、纯量大幅提升。

图1 项目部总体技术体系Fig.1 Overall technical system of the project department

3.3 经济技术性分析

1) 瓦斯治理工程施工方面，凭借专业化技术优势，穿层钻孔喷孔情况大幅度改善，同时通过优化钻孔布置参数，减少了瓦斯治理钻孔工程量；依托高素质的施工队伍、优化施工组织管理及完善的奖惩制度，钻机台效显著提升，缩短了矿井瓦斯治理工程施工工期，减轻了矿井采掘接替压力，为矿井节约生产投资10%以上，创造了较好的经济技术效益。

2) 防突管理方面，通过专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式的实施，探索并形成了适合矿井的瓦斯治理模式，弥补了矿井瓦斯治理技术、设备、人员及施工力量的不足，一定程度上促使矿井瓦斯治理理念从单一技术咨询、委托外委施工队伍的局面向全面化、系统化、专业化的工程总包方向转变，增强了矿井瓦斯治理信心，减轻了煤炭企业及有关监管部门的安全生产责任压力，取得了良好的社会效益。

3) 服务机构(科研院所)科研成果的转化率明显提高，有利于应用和改进科研技术及科研产品，使科技成果实实在在转化为矿井的生产力，为矿井创造经济效益和社会效益的同时，也实现了服务机构的创收。

4 结 论

1) 煤炭企业常规瓦斯治理模式一定程度上能够满足矿井单方面瓦斯治理需求，但对于瓦斯治理技术薄弱、设备仪器落后、技术人员力量缺乏、施工队伍人员不足、投入资金较大的煤炭企业有一定的局限性。

2) 专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式集技术和工程施工为一体，能够发挥服务机构(科研院所)在技术、设备、人员方面的优势，切实解决矿井瓦斯治理难题，提高科研成果的转化率，符合煤炭企业安全生产发展趋势。

3) 专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式具有一定的使用条件，服务机构应具备项目所需的资质、技术保障、工程施工能力及资金垫付能力。

4) 专业化技术和工程总包相结合的瓦斯治理模式经实践应用有效，满足了矿井安全生产需求，对煤炭企业瓦斯治理理念的转变起到了示范效应，该模式的推广应用前景较大。