淺析工作面煤層注水降塵設(shè)計(jì)與施工措施

周華榮

(山西省陽泉市南莊煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

煤塵治理是煤礦職業(yè)病防護(hù)的重要內(nèi)容。煤層注水可有效降低采掘工作面煤塵，配合除塵設(shè)備，可以使工作面環(huán)境達(dá)標(biāo)，保護(hù)礦工作業(yè)環(huán)境安全。

1 工作面概況

工作面位置：4606工作面位于X=92，64～93，61、Y=97，45～97，66之間的區(qū)域內(nèi)，是12#煤六采區(qū)一個(gè)薄煤層綜采工作面，工作面北部是采區(qū)回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷、運(yùn)料巷，南部是礦井邊界與平定縣葦池煤礦，西部是為4607工作面，東部為4605工作面。上部的3#、6#煤未采。4606工作面所對應(yīng)的地面位置位于平定西坡、北溝、里頭溝，地面地形呈東北高、西南低，南部為溝谷,中南部為第四紀(jì)黃土覆蓋。蓋山厚度為261～405 m，這是由于地面溝壑較深，侵蝕嚴(yán)重而造成的。蓋山厚度最厚405 m，最薄261 m，西南薄，東北厚。

煤層情況：4606工作面所采煤層是石炭系太原組的12#煤層，煤層結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，直接頂巖性為黑灰色泥巖、砂泥巖，此類巖性的巖石較脆，特別是遇到地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，受構(gòu)造應(yīng)力的影響，頂板會(huì)發(fā)生破碎，容易發(fā)生頂板冒落、片幫等事故，由于目前使用錨索、錨桿、金屬網(wǎng)支護(hù)，長期經(jīng)過風(fēng)化作用，致使頂板松散、破碎，對巷道的支護(hù)造成較大的困難，而且煤層在構(gòu)造附近更易破碎，容易發(fā)生片幫，在回采到構(gòu)造地段時(shí)，要加強(qiáng)兩端頭的支護(hù)，必要時(shí)要退回一段距離進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，確?；夭傻降刭|(zhì)構(gòu)造前、中、后的支護(hù)能保證安全生產(chǎn)。老頂為砂巖，堅(jiān)硬，底板為細(xì)砂巖。煤層賦存表現(xiàn)為北偏東向南偏西傾斜，煤層平均厚度為1.41 m，工作面煤層傾角約5°～7°，局部區(qū)域煤層受褶皺構(gòu)造影響發(fā)生變化，煤層傾角會(huì)增至10°左右，另外局部區(qū)域還有缺失煤層夾石層的現(xiàn)象。

工作面巷道布置情況：皮帶巷、運(yùn)料巷、回風(fēng)巷均沿12#煤底板布置在煤層中。四巷采用兩進(jìn)兩回的“U+U”型布置方式，斷面為矩形，其中進(jìn)風(fēng)巷作運(yùn)輸巷，回風(fēng)巷作運(yùn)料巷，專用尾巷為抽采巷，4607尾巷作為4606抽采巷的專用配風(fēng)巷，四巷均沿煤層走向布置。

2 注水降塵設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

根據(jù)礦井地質(zhì)報(bào)告，12#煤厚度1.3～1.5 m，平均厚度1.4 m，傾角5°～7°，原煤水分平均1.6%。煤塵無爆炸危險(xiǎn)性。

4606綜采工作面3條順槽巷道的斷面均為矩形斷面，錨桿錨索加金屬網(wǎng)鋼帶支護(hù)，進(jìn)風(fēng)運(yùn)輸順槽(寬×高)=4.4 m×2.7 m，回風(fēng)運(yùn)料順槽(寬×高)=4.4 m×2.7 m，內(nèi)錯(cuò)尾巷(寬×高)=3.6 m×2.7 m。

按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，4606回采工作面進(jìn)風(fēng)運(yùn)輸巷和回風(fēng)運(yùn)料巷均鋪設(shè)有清水、礦井水管路和排水管路。工作面進(jìn)風(fēng)運(yùn)輸巷和回風(fēng)運(yùn)料各巷鋪設(shè)三趟水管，一趟3吋清水管，一趟2吋防塵灑水管，一趟3吋排水管。

煤礦安全規(guī)程第154條規(guī)定：采煤工作面應(yīng)采取煤層注水防塵措施。

2.2 466工作面煤層注水防塵設(shè)計(jì)

選擇原則：礦井12#煤層頂、底板較穩(wěn)定，煤層中硬，原煤水分小于4%。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，按照如下注水選擇原則，①注水工藝簡單，人員用工盡可能少；②盡量利用現(xiàn)有設(shè)備，設(shè)備便于操作；③最大限度使煤層濕潤(在生產(chǎn)中可采取把在濕潤范圍內(nèi)煤壁出現(xiàn)均勻的“出汗”滲水作為煤體已全面濕潤的標(biāo)志)。

注水孔布置：設(shè)計(jì)4606工作面分別從正副巷打長壁式鉆孔進(jìn)行煤層注水防塵方式，①從副巷工作面煤幫距底板1 m處開孔，垂直于巷道幫，沿上傾角延伸，終孔位置為本煤層；②從正巷工作面煤幫距底板1 m處開孔，垂直于巷道幫，沿上傾角延伸，終孔位置為本煤層。

控制范圍：副巷鉆孔水平控制80 m范圍，正巷鉆孔水平控制80 m范圍；正副巷的鉆孔間距均為10 m；正副巷的鉆孔要相對設(shè)計(jì)，正副巷同一組的兩鉆孔的投影應(yīng)在同一條直線上。

2.3 鉆孔的施工及注水措施

鉆孔施工：①副巷在距測點(diǎn)06-32點(diǎn)往北10 m處開F-1鉆孔，依次向北布置，鉆孔間距為10 m；副巷的鉆孔采用ZLY-537型鉆機(jī)施工，配套1.0 m麻花鉆桿打孔，鉆孔直徑為89 mm，方位角為90°；②正巷在距測點(diǎn)06-37點(diǎn)以北10 m，開Z-1鉆孔，依次向北布置，鉆孔間距為10 m；正巷的鉆孔采用ZLY-537型鉆機(jī)施工，配套1.0 m麻花鉆桿打孔，鉆孔直徑為89 mm，方位角為90°；③正巷的鉆孔布置為97個(gè)，每個(gè)鉆孔為80 m，工程量為7 760 m；副巷的鉆孔布置為97個(gè)，每個(gè)鉆孔為80 m，工程量為7 760 m，總計(jì)15 520 m；④當(dāng)鉆孔施工中，遇到陷落柱時(shí)，施工班班長必須立即向隊(duì)部匯報(bào)，施工隊(duì)向通風(fēng)區(qū)匯報(bào)，決定應(yīng)采取的措施。

鉆孔注水：①注水范圍要比工作面超前50 m；②煤層注水采用礦井水作業(yè)，每天每孔注水時(shí)間不少于4 h；③注水采用乳化液泵進(jìn)行注水，注水效果要達(dá)到煤體濕潤、煤壁掛汗為止；④注水壓力要保持在8～10 MPa之間；⑤注水期間的各項(xiàng)參數(shù)要認(rèn)真記錄，并填寫在管理牌板上；⑥副巷中的乳化液泵的服務(wù)范圍為前后200 m，即每400 m移一次泵；正巷中的乳化液泵可隨著設(shè)備列車移動(dòng)；⑦注水范圍的注水鉆孔，必須每天進(jìn)行一次注水，直至工作面推進(jìn)到該鉆孔小于3 m時(shí)為止；⑧正巷的鉆孔除了注水的5個(gè)鉆孔外，其他打好的鉆孔都要封口與抽放管連接進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，不準(zhǔn)隨便拆除。

2.4 鉆孔施工及注水期間的具體要求

鉆孔施工安全措施：①鉆孔時(shí)嚴(yán)格按鉆場煤層注水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行操作，若出現(xiàn)與設(shè)計(jì)方案有不相符之處的，須經(jīng)通風(fēng)區(qū)同意后，方可實(shí)施；②施工隊(duì)組班組長必須隨時(shí)攜帶便攜式報(bào)警儀，隨時(shí)檢查鉆場及鉆孔附近的瓦斯情況，嚴(yán)禁超限作業(yè)；③開工前監(jiān)測隊(duì)按標(biāo)準(zhǔn)安設(shè)監(jiān)測監(jiān)控設(shè)施，在鉆孔上、下風(fēng)流5 m處設(shè)置甲烷傳感器，并按規(guī)定安裝瓦斯電閉鎖裝置。傳感器要吊掛在正巷東距頂不大于0.3 m，距幫不小于0.2 m的位置。正巷甲烷傳感器報(bào)警濃度值≥0.5%、斷電濃度≥0.5%，復(fù)電濃度值<0.5%，斷電范圍為工作面及其進(jìn)回風(fēng)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源。副巷甲烷傳感器報(bào)警濃度值≥1.0%、斷電濃度≥1.0%，復(fù)電濃度值<1.0%，斷電范圍為鉆機(jī)及其下風(fēng)流巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源；④施工隊(duì)組鉆孔施工人員負(fù)責(zé)監(jiān)測探頭的移動(dòng)，并正確懸掛，其標(biāo)準(zhǔn)為距幫不小于200 mm，距頂不小于300 mm；⑤施工隊(duì)組施工人員進(jìn)入鉆場后，首先要檢查施工地點(diǎn)的頂板、支護(hù)及瓦斯情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理；⑥安裝鉆機(jī)時(shí)，由班組長根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求定好位置，壓戧柱要打牢、打穩(wěn)，杜絕搖晃和移位，以防機(jī)倒傷人；⑦鉆孔角度和位置誤差分別為±1°和±1 m，所有參數(shù)未經(jīng)通風(fēng)區(qū)同意，不得擅自更改；⑧鉆機(jī)由取得操作資格證的人員持證上崗，嚴(yán)格按照操作規(guī)程和技術(shù)說明進(jìn)行操作；⑨各潤滑部件要按規(guī)定注油，各液壓管路要正確連接，以防油管崩開傷人；⑩準(zhǔn)備就緒后，首先要進(jìn)行鉆機(jī)空載試機(jī)，檢查各部件是否靈活可靠，待正常后方可開機(jī)鉆孔工作；鉆孔時(shí)，要先選擇低速電壓，在隨鉆進(jìn)情況調(diào)節(jié)速度和壓力；若在鉆孔過程中出現(xiàn)瓦斯大量涌出時(shí)，立即用木楔和棉絲進(jìn)行封孔，通知本隊(duì)值班領(lǐng)導(dǎo)；鉆孔完成后，立即用木楔和棉絲進(jìn)行封孔工作；班組長、安全員佩帶便攜式瓦檢儀，出現(xiàn)瓦斯超限情況時(shí)立即停止打鉆，并及時(shí)和瓦斯員聯(lián)系進(jìn)行處理。打鉆期間將其懸掛于鉆孔處下風(fēng)流前上方，以便對鉆孔涌出的瓦斯進(jìn)行有效地監(jiān)控。要加強(qiáng)對儀器的觀察，當(dāng)瓦斯?jié)舛日锝咏?.5%，副巷接近1.0%時(shí)，要立即停止作業(yè)，并及時(shí)用預(yù)先準(zhǔn)備好的木楔、棉絲和黃土泥對鉆孔進(jìn)行臨時(shí)封堵，只有待瓦斯?jié)舛冉迪潞?，方可繼續(xù)作業(yè)；所有電器設(shè)備擺放整齊且不得出現(xiàn)失爆現(xiàn)象，瓦斯電閉鎖裝備有效可靠；每班要認(rèn)真填寫《鉆孔記錄本》，要求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，字跡工整、明了。

煤層注水安全措施：①注水前，先檢查注水泵的完好情況；②及時(shí)使用封孔器對鉆孔進(jìn)行封孔，封孔時(shí)確保嚴(yán)、緊、密，以防注水時(shí)壓力大頂出傷人；③正確連接好封孔器管件、儀表，防止水壓大，接口脫開傷人；④注水期間，注水孔前方不得過往行人；⑤注水前，先調(diào)節(jié)調(diào)壓螺母，再打開溢流裝置，待泵運(yùn)行正常后，調(diào)節(jié)螺母并觀察壓力表，調(diào)壓要均勻、慢速，使壓力保持在8.0～10.0 MPa之間；⑥現(xiàn)場要做好注水記錄，包括注水時(shí)間、壓力以及注水量等。

3 結(jié)語

南莊公司4606工作面采用煤層注水技術(shù)，降塵效果明顯，由于設(shè)計(jì)合理，措施到位，達(dá)到了安全生產(chǎn)和技術(shù)要求，為企業(yè)安全生產(chǎn)和維護(hù)煤礦作業(yè)環(huán)境奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。