地面筒倉(cāng)下口技術(shù)改造治理瓦斯積聚

陳瑞勇

（晉煤集團(tuán)趙莊二號(hào)井，山西 晉城 048000）

1 趙莊二號(hào)井瓦斯治理現(xiàn)況分析

山西晉煤集團(tuán)趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司趙莊二號(hào)井（簡(jiǎn)稱趙莊二號(hào)井）隸屬于山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)限責(zé)任公司，屬于證照齊全的合法礦井，趙莊二號(hào)井2007年3月正式開(kāi)工建設(shè)，2010年4月開(kāi)始生產(chǎn)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.9 Mt/a，但在建設(shè)中留有富余系數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)能力略高于此。

趙莊二號(hào)井3#煤層瓦斯含量測(cè)定結(jié)果表如表1所示。從表1可以看出，常壓下趙莊二號(hào)井3#煤層可解吸含量占煤層原始含量比例為4.2%～35.4%，殘存瓦斯含量占煤層原始含量比例高達(dá)64.6%～95.8%。

因趙莊煤礦井下煤體具有較高的瓦斯含量，在地面筒倉(cāng)內(nèi)存儲(chǔ)的煤炭資源會(huì)釋放大量瓦斯氣體到筒倉(cāng)內(nèi)，易使筒倉(cāng)內(nèi)發(fā)生瓦斯積聚現(xiàn)象，這樣埋下重大安全隱患進(jìn)而影響煤礦安全生產(chǎn)。當(dāng)瓦斯積聚現(xiàn)象較嚴(yán)重時(shí)，還有可能引發(fā)筒倉(cāng)內(nèi)瓦斯爆炸事故，但因筒倉(cāng)內(nèi)瓦斯涌出現(xiàn)象較復(fù)雜，加之筒倉(cāng)幾乎屬于封閉容器，這些因素都會(huì)在某種程度上增加筒倉(cāng)內(nèi)瓦斯治理的難度及其特殊性；當(dāng)人們?cè)谕矀}(cāng)下口給煤機(jī)周?chē)_(kāi)展裝車(chē)放煤工作時(shí)，裝卸口內(nèi)的瓦斯易釋放出來(lái)，而筒倉(cāng)下口又屬于一相對(duì)較封閉的環(huán)境，筒倉(cāng)下口放煤0.5 h后，放煤口上部空間內(nèi)瓦斯的濃度可達(dá)到2%～3%，給煤機(jī)四周的瓦斯甚至高達(dá)6%～7%，這樣會(huì)導(dǎo)致筒倉(cāng)下口出現(xiàn)高濃度瓦斯積聚現(xiàn)象，會(huì)給地面筒倉(cāng)裝車(chē)外運(yùn)埋下重大安全隱患。如何治理筒倉(cāng)下口瓦斯積聚，防止瓦斯事故發(fā)生，保證地面筒倉(cāng)的正常安全生產(chǎn)，根據(jù)其它礦井治理經(jīng)驗(yàn)，決定對(duì)筒倉(cāng)放煤口以上的密閉空間進(jìn)行充填，杜絕瓦斯積聚的根源。

表1 趙莊二號(hào)井3#煤層瓦斯含量測(cè)定結(jié)果

2 地面筒倉(cāng)下口充填治理瓦斯

2.1 治理思路及治理措施

地面筒倉(cāng)下口附近存在空間，形成了類(lèi)似于井下采煤工作面回風(fēng)隅角的隅角渦流區(qū),放煤時(shí)，煤體釋放的瓦斯由于浮力作用,易上浮充填隅角渦流區(qū),造成瓦斯積聚。

結(jié)合趙莊二號(hào)井筒倉(cāng)實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)筒倉(cāng)下口頂部充填新型充填材料使充填區(qū)內(nèi)瓦斯為0，其它區(qū)域降到安全濃度以下。通過(guò)對(duì)趙莊二號(hào)井地面筒倉(cāng)下口頂部充填阻燃材料，可有效防止隅角瓦斯積聚現(xiàn)象，形成相對(duì)較完善的自然通風(fēng)來(lái)稀釋排放筒倉(cāng)下口處積聚瓦斯，實(shí)現(xiàn)筒倉(cāng)本質(zhì)安全，確保安全高效生產(chǎn)。具體措施如下，充填后現(xiàn)場(chǎng)效果見(jiàn)圖1：

（1）對(duì)瓦斯積聚區(qū)充填無(wú)機(jī)材料防止瓦斯積聚，撤除原來(lái)監(jiān)測(cè)瓦斯設(shè)備，治理瓦斯達(dá)到一勞永逸的效果。

（2）充填區(qū)吊頂材料、充填材料必須采用阻燃材料。充填區(qū)材料填充要嚴(yán)實(shí)，無(wú)空隙且充填物不吸附瓦斯。同時(shí)充填區(qū)吊頂要穩(wěn)固、牢靠，不得影響其它設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、檢修。另外充填后表面要光滑、平整，煤塵不易粘附。

（3）充填區(qū)域瓦斯?jié)舛葢?yīng)很低，且倉(cāng)下未充填區(qū)域在自然通風(fēng)狀態(tài)下瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)0.5%。

圖1 充填后現(xiàn)場(chǎng)效果

2.2 填充材料性能

（1）填充材料Ⅱ是一種新型無(wú)機(jī)液體填充材料,反應(yīng)物流淌性小，能夠快速發(fā)泡，快速成型與充填，并能高倍發(fā)泡，在低溫下便可反應(yīng)。加之填充材料Ⅱ成型后具有較好的韌性，可承受部分抗壓強(qiáng)度，可在某種程度上起到支撐作用與緩沖作用。此外，固化物的韌性與實(shí)際變形性都較好，不會(huì)出現(xiàn)發(fā)脆開(kāi)裂現(xiàn)象，密封性能良好。

（2）填充材料Ⅱ固化物不燃燒（即使使用噴燈、電焊也不會(huì)燃燒），也不延燃、抗靜電性優(yōu)。

同時(shí)填充材料Ⅱ?yàn)闊o(wú)毒、無(wú)刺激氣味，對(duì)環(huán)境和人員無(wú)任何污染（符合環(huán)保要求），且運(yùn)輸方便。

（3）填充材料Ⅱ采用機(jī)械化操作的充填方式，大幅度提高了工作效率的同時(shí)也大大的降低了工人工作強(qiáng)度，且充填設(shè)備動(dòng)力規(guī)格符合井下安全生產(chǎn)要求。且填充材料Ⅱ發(fā)泡倍數(shù)大，單位立方充填量少，能減輕下部支撐物的載荷。此外填充材料Ⅱ閉孔率低，在1mm厚度下都不會(huì)漏風(fēng)，不會(huì)出現(xiàn)瓦斯二次吸附，施工簡(jiǎn)單，操作方便。在處理瓦斯、火區(qū)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

2.3 施工注意事項(xiàng)

（1）保護(hù)充填區(qū)域的設(shè)備設(shè)施，做好測(cè)量工作，確保底板盡量水平后，再搭架。安裝滿堂紅支架，底部為角鋼做為主支架，用工字鋼做梁，每個(gè)工字鋼間以距為3.0 m布置。

（2）預(yù)留充填孔，充填孔距離最頂端不大于20 cm。同時(shí)在支架上方鋪設(shè)彩鋼板，進(jìn)行封底。在彩鋼板上鋪設(shè)風(fēng)筒布，防止漏漿。并通過(guò)預(yù)留的充填孔進(jìn)行充填施工。

（3）實(shí)地查看注漿地點(diǎn)施工情況，配合礦方做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作。并把泵及配件、譽(yù)邦填充材料Ⅱ號(hào)充填材料運(yùn)至施工地點(diǎn)，準(zhǔn)備清洗劑和若干棉紗。準(zhǔn)備工作就緒后，接好與泵所連接的管路和混合槍，接通壓風(fēng)管(供風(fēng)管路快速接頭為A19,供風(fēng)壓力為0.4～0.8 MPa,流量＞3m3/min。 )，試驗(yàn)泵所連接的管路是否暢通及出料比例是否合格。

（4）待施工技術(shù)人員核實(shí)泵能正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，把A、B兩組份的進(jìn)料管插入相應(yīng)吸料桶；正常施工時(shí)，確保材料始終按配比為1∶1的體積比混合，絕對(duì)不能出現(xiàn)斷料現(xiàn)象。在注漿過(guò)程中，必須注意觀察泵及注漿孔，當(dāng)泵的壓力表指示數(shù)值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，可以停止向該孔注漿，并轉(zhuǎn)移至下一注漿孔；如此循環(huán)，直至充填工程施工結(jié)束。

（5）用施工前所準(zhǔn)備的清洗劑清洗氣動(dòng)多功能注漿泵及其配件，檢查清點(diǎn)數(shù)量。并協(xié)助礦方做好回撤設(shè)備及整理現(xiàn)場(chǎng)工作。

3 經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析

趙莊二號(hào)井地面筒倉(cāng)下口頂部安全隱患區(qū)域使用充填阻燃材料前，由于經(jīng)常發(fā)生瓦斯超限等情況，按每次超限停產(chǎn)1 h計(jì)算，每次將影響產(chǎn)量500 t左右，使用充填阻燃材料后沒(méi)有發(fā)生瓦斯超限等情況，并撤除了瓦斯監(jiān)測(cè)設(shè)備，減少了設(shè)備、監(jiān)測(cè)費(fèi)用和電費(fèi)每年約12萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

充填阻燃材料后在充填區(qū)域內(nèi)瓦斯?jié)舛冉禐?，倉(cāng)下未充填區(qū)域在自然通風(fēng)狀態(tài)下瓦斯?jié)舛任闯^(guò)0.5%，保障筒倉(cāng)的正常安全生產(chǎn)；保證了作業(yè)區(qū)域的正常進(jìn)行，杜絕了瓦斯事故的發(fā)生，為作業(yè)人員提供了安全良好的工作場(chǎng)所，提升人員工作安全感，社會(huì)效益顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目研究具有普適性，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益，保證了作業(yè)區(qū)域的正常進(jìn)行，杜絕了瓦斯事故的發(fā)生，為作業(yè) 人員提供了安全良好的工作場(chǎng)所，提升人員工作安全感。項(xiàng)目的研制成功不僅可以在晉煤集團(tuán)地面筒倉(cāng)推廣應(yīng)用，也可以在全國(guó)的有瓦斯危害的筒倉(cāng)推廣應(yīng)用，前景廣闊。

〔1〕江 山，李旭澤.采面上隅角煤體空隙充填瓦斯治理技術(shù)[J].中州煤炭，2011（6）：30-32.