綜采工作面防治瓦斯超限成套技術(shù)研究與應(yīng)用

孟凡超

摘要： 該文章對綜采工作面回采期間采取的成套技術(shù)措施進(jìn)行了分析總結(jié)。針對瓦斯地質(zhì)復(fù)雜綜采工作面，靈活全面施策，得到了良好治理效果，驗(yàn)證了煤礦瓦斯事故可防可控的理論。

Abstract： This paper analyzed and summarized the complete technical measures for the fully mechanized mining face. According to the complex fully mechanized working face with the gas geology， flexible and comprehensive measures have been carried out to get good treatment effects， proving the theory that the coal mine gas accidents can be prevented and controlled.

關(guān)鍵詞： 綜采工作面；防治瓦斯超限；煤礦

Key words： fully mechanized coal mining face；prevention and control of gas overrun；coal mine

中圖分類號：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）36-0093-03

0 引言

為了實(shí)現(xiàn)瓦斯地質(zhì)條件復(fù)雜采煤工作面，回采期間零瓦斯事故，河南能源焦煤公司中馬村礦在27011工作面回采期間試著采取了多種技術(shù)措施，在瓦斯零超限的情況下實(shí)現(xiàn)了工作面的回采結(jié)束。

1 工程概況

中馬村礦為煤與瓦斯突出礦井。27011綜采工作面回采煤層為二1煤層，此工作面位于27采區(qū)東翼上部，設(shè)計走向長度511m，傾斜長度83m，煤層傾角平均11°，煤厚平均3.6m，煤層存在夾矸和分叉現(xiàn)象。煤層透氣性差，煤質(zhì)較軟，瓦斯地質(zhì)復(fù)雜，回采期間極易發(fā)生瓦斯超限事故，嚴(yán)重制約工作面安全回采。為了確保工作面能夠在杜絕瓦斯超限的情況下安全回采，經(jīng)過礦井相關(guān)人員研究決定，工作面作業(yè)方式為“三八”作業(yè)制，一班采取防治瓦斯超限措施，兩班組織生產(chǎn)。

2 工作面防治瓦斯超限成套技術(shù)

2.1 礦井各部門統(tǒng)一、協(xié)調(diào)管理

中馬村礦將27011綜采工作面防治瓦斯超限列為礦井A級薄弱環(huán)節(jié)管理。由綜采隊作為此工作面防治瓦斯超限的主體，礦領(lǐng)導(dǎo)、安監(jiān)科、調(diào)度室、防突科等職能部門作為措施監(jiān)督落實(shí)的主體，礦井制作礦薄弱環(huán)節(jié)管控安全確認(rèn)表放置在工作面現(xiàn)場，各級監(jiān)督人員必須定期對工作面防治瓦斯超限措施的落實(shí)情況進(jìn)行確認(rèn)。

2.2 加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)和監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)管理

2.2.1 加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)管理

對工作面通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保工作面供風(fēng)量不低于1200m3/min。工作面切眼上、下安全口不得堆放設(shè)備、材料等，進(jìn)、回風(fēng)巷道堆放的設(shè)備、材料占用巷道的斷面積嚴(yán)禁超過巷道總斷面積的1/3，確保有足夠的通風(fēng)斷面。工作面上隅角超前工作面切頂線兩排提前回棚，并在上、下隅角老塘側(cè)設(shè)置擋風(fēng)簾，減少風(fēng)量損失。必須保證回風(fēng)巷正反向風(fēng)門和調(diào)節(jié)風(fēng)窗的完好，嚴(yán)禁同時打開兩道風(fēng)門，回風(fēng)巷風(fēng)眼內(nèi)不得存放雜物。

2.2.2 加強(qiáng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)管理

工作面安設(shè)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，確保靈敏可靠，全方位監(jiān)測工作面瓦斯變化情況?；仫L(fēng)巷風(fēng)門外安設(shè)監(jiān)測分站1臺，型號為KJ101-F2型，工作面內(nèi)安設(shè)瓦斯傳感器6部，型號為KJ101-45B型。

瓦斯傳感器T0安裝在工作面上隅角，T1安裝在距上安全口10m以內(nèi)，T2安裝在回風(fēng)口以里10～15m位置。T3安裝在距下安全口10m以內(nèi)。T中在回風(fēng)巷中間，T車安裝在絞車房內(nèi)。瓦斯傳感器吊掛在頂板完好的地方，距頂板不大于300mm，距巷幫和切頂線均不小于200mm，不大于500mm。瓦斯傳感器T2、T中報警、斷電濃度均≥1.0%，T3、T車報警、斷電濃度≥0.5%，T0、T1、采煤機(jī)機(jī)載瓦斯斷電儀報警濃度≥1.0%、斷電濃度≥1.5%。瓦斯傳感器T0、T1、T2、T3、T中、T車：工作面切眼及運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷中全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備，采煤機(jī)機(jī)載瓦斯斷電儀斷采煤機(jī)電源。瓦斯傳感器復(fù)電瓦斯?jié)舛龋篢0、T1、T2、T中及采煤機(jī)機(jī)載瓦斯斷電儀瓦斯?jié)舛葦?shù)值<1.0%，T3、T車瓦斯?jié)舛葦?shù)值<0.5%，方可人工復(fù)電。當(dāng)工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛取?.0%或者二氧化碳濃度≥1.5%時，必須停止工作面一切工作，停電落鎖，將工作面和回風(fēng)巷中所有人員撤出到全風(fēng)壓新鮮風(fēng)流的巷道中，查找原因并采取針對性措施進(jìn)行處理。只有工作面和回風(fēng)巷內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?lt;1.0%，方可人工復(fù)電恢復(fù)工作。瓦斯傳感器每十五天必須使用標(biāo)準(zhǔn)氣樣校驗(yàn)一次，并對瓦斯電閉鎖功能測試一次。

2.3 工作面上隅角瓦斯治理

由于工作面上隅角易積聚瓦斯，工作面回采期間采取以下措施進(jìn)行上隅角瓦斯的管控。

2.3.1 在上隅角設(shè)置擋風(fēng)墻，阻擋采空區(qū)瓦斯向外涌出，壘設(shè)擋風(fēng)墻時遵循下列規(guī)定

①回風(fēng)巷超前煤壁線1～2棚將工鋼梁替換成木梁，巷道上幫的工鋼柱替換成單體柱，上端頭π型鋼大梁始終托住木梁（大梁間距700±50mm），在上隅角切頂線處用編織袋灌裝碎煤并層層碼放，壘設(shè)成一道擋風(fēng)墻；

②擋風(fēng)墻內(nèi)側(cè)嚴(yán)禁有工鋼或其他金屬物品，防止碰撞產(chǎn)生火花；

③擋風(fēng)墻必須頂部緊接巷道頂板，上幫緊貼巷道上幫，下幫與端頭支架銜接緊密，擋風(fēng)墻整體與巷道上幫的夾角成100～120°；

④在擋風(fēng)墻的縫隙處用黃泥抹嚴(yán)實(shí)，防治瓦斯從縫隙處涌出；

⑤擋風(fēng)墻必須及時隨工作面的推進(jìn)而前移。

2.3.2 上隅角使用抽采管抽出積聚的瓦斯，設(shè)置移動瓦斯抽采泵并連接專用抽采管路，經(jīng)工作面回風(fēng)巷通向上隅角擋風(fēng)墻抽采瓦斯，具體規(guī)定如下

①回風(fēng)巷鋪設(shè)抽采管路使用Φ250mm聚乙烯管，管路末端距上安全口距離不得大于20m，并從主管路末端設(shè)置兩個Φ100mm的接頭，引出兩根Φ100mm鋼絲軟帶管通向上隅角；

②兩根鋼絲軟帶管置于上隅角擋風(fēng)墻頂部，第一根管距回風(fēng)巷上幫100±50mm，第二根管距第一根管100±50mm，兩根管的末端距擋風(fēng)墻老塘側(cè)不得小于300mm，并前后錯開300～500mm，抽采管隨擋風(fēng)墻的前移而前移；

③隨著工作面的推進(jìn)，必須及時掐主管路，并保持抽采管路的順暢。

2.3.3 在工作面的上隅角老塘側(cè)吊掛風(fēng)障，引導(dǎo)風(fēng)流吹向上隅角，稀釋瓦斯?jié)舛?，具體吊掛要求如下

①上隅角風(fēng)障的吊掛必須接頂接底，風(fēng)障上幫貼回風(fēng)巷上幫，下幫貼工作面最后一架前立柱；

②當(dāng)班工作面專職瓦斯檢查員負(fù)責(zé)指導(dǎo)工作面上端頭工人吊掛風(fēng)障，并經(jīng)常檢查上隅角瓦斯?jié)舛?，及時調(diào)整風(fēng)障的角度；

③上端頭施工的人員在竄大梁時，嚴(yán)禁將上隅角風(fēng)障全部放下，每竄一棚大梁，對應(yīng)放下一棚距離的風(fēng)障，每竄好一棚大梁后及時恢復(fù)風(fēng)障。

2.3.4 上端頭工人在施工時要使用高壓水將頂、幫全部灑濕，保持上隅角范圍內(nèi)工鋼棚、單體柱、π型鋼梁等濕潤，上隅角范圍內(nèi)嚴(yán)禁硬物撞擊產(chǎn)生火花，消除瓦斯積聚引起瓦斯爆炸的危險。

2.3.5 工作面在割移期間上隅角不得回放工鋼棚、不得拆移擋風(fēng)墻，以免造成上隅角瓦斯大量涌出；在工作面割煤移架停止期間，上端頭工人方可拆移擋風(fēng)墻及前竄瓦斯抽采管；拆移風(fēng)墻時要從上往下逐袋拆移，不得大面積拆移。

2.4 抽采工作面殘存瓦斯

每天8點(diǎn)班在工作面煤壁施工淺孔抽采鉆孔，抽采煤層瓦斯，淺抽鉆孔控制全煤厚（工作面距上下安全口15m范圍內(nèi)為瓦斯卸壓帶，可不布置鉆孔）。鉆孔共設(shè)計兩排，上排18個鉆孔、下排36個鉆孔。上排孔垂直于煤壁，孔深不小于15m，孔間距3m，開孔位置距底板1.2～1.6m；下排孔傾角-30°，可根據(jù)煤厚情況對下排孔傾角進(jìn)行±5°調(diào)整，孔間距1.5m，開孔位置距底板0.3～0.6m，下排孔應(yīng)穿過煤層見矸底。工作面抽采主管直徑為Φ150mm的鋼絲軟帶管，抽采支管采用直徑Φ25mm橡膠管，封孔管直徑Φ25mm無縫鋼管，封孔管長度1.5m，簡易封孔后利用移動泵進(jìn)行連抽。采煤機(jī)附近的鉆孔待采煤機(jī)通過后要及時連抽，甩掉的鉆孔離采煤機(jī)的距離不得大于6m。如圖1。

在回風(fēng)巷布置高位抽采鉆孔，抽采采空區(qū)瓦斯，回風(fēng)巷煤壁線以外每隔40m布置一組高位孔，每組4個。1#～4#鉆孔孔間距0.5m。使用ZDY-4000S鉆機(jī)，采取水力排渣施工工藝?？筛鶕?jù)施工地點(diǎn)地質(zhì)及支護(hù)情況適當(dāng)調(diào)整鉆孔坡度，誤差±2°，鉆孔開口位置誤差±500mm。如表1。

封孔前要用水將鉆孔內(nèi)殘余鉆屑沖洗干凈，確保封孔質(zhì)量。封孔采用Φ50mm聚乙烯封孔管，封孔時管與管對接緊密，確保封孔后密封不漏氣。

采用袋裝礦用合成樹脂封孔工藝封孔，封孔深度不低于15m。0～1m用水泥砂漿固孔，封孔管2m處與12m處各用3袋（共6袋）礦用合成樹脂“對開”封孔；12～15m為花管，用窗紗包裹。打好的新鉆孔必須及時進(jìn)行封孔連抽，時間不得超過24小時。

3 效果分析

27011綜采工作面自2013年5月開始回采至2014年3月回采結(jié)束，通過采取加強(qiáng)工作面通風(fēng)系統(tǒng)和監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的管理、實(shí)施煤壁淺孔抽采瓦斯、上隅角壘設(shè)擋風(fēng)墻并插管抽采瓦斯、回風(fēng)巷高位鉆孔抽采瓦斯等成套技術(shù)，風(fēng)流中瓦斯控制在了1.0%以下，實(shí)現(xiàn)了本瓦斯零超限。

4 結(jié)論與建議

針對27011綜采工作面煤層瓦斯含量高、絕對瓦斯涌出量大，煤質(zhì)軟、瓦斯透氣性差，在回采期間易瓦斯超限的特點(diǎn)，施工隊伍有的放矢，研究并實(shí)施了綜采工作面防治瓦斯超限成套技術(shù)，工作面安全回采結(jié)束，防治瓦斯超限效果良好，希望可以為其它類似工作面回采治理瓦斯起到借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[2]張國樞.通風(fēng)安全學(xué)（修訂版）[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社.

[3]宋慧剛.淺談高瓦斯礦井安全生產(chǎn)管理[J].煤，2013（06）.