綜采工作面末采回撤期間“一通三防”技術(shù)的應(yīng)用實踐
——以單家村煤礦835綜放工作面為例

李 建,滿孝虎

1.曲阜市應(yīng)急救援保障服務(wù)中心,山東 濟寧 272000;2.黔西市耳海礦業(yè)有限公司,貴州 畢節(jié) 551700

0 引言

835綜采工作面位于單家村煤礦八采區(qū),工作面主要布置有835一號進風(fēng)斜巷、835二號進風(fēng)斜巷、835進風(fēng)順槽作為進風(fēng)巷。根據(jù)采掘工程平面圖,工作面回采過程中需要通過835一號中間巷、835二號中間巷、835三號中間巷、835四號中間巷、835五號中間巷、835六號中間巷、835七號中間巷及835八號中間巷,8條中間巷均在工作面正上方。工作面標(biāo)高-249.4～-371.6 m,走向長度367～371 m,傾向長度91.8～98 m,開采煤層為3層煤。通過地質(zhì)資料分析,該工作面范圍內(nèi)3層煤賦存穩(wěn)定,煤層的厚度為7.3 m,煤層走向21°,傾向111°,835工作面鄰近738采空區(qū),工作面瓦斯絕對涌出量0.16 m3/min,CO2絕對涌出量0.22 m3/min,煤塵具有爆炸性,爆炸性指數(shù)為38.33%,煤層自燃傾向性為II類自燃,最短發(fā)火期42 d。因工作面煤層傾向和走向坡度均較大,工作面推進進度緩慢,推采進度嚴(yán)格控制在不超過1.2 m/d,尤其是工作面末采回撤期間,受地質(zhì)條件及設(shè)備裝備等因素影響,推進速度放慢、工作面放頂煤回收不徹底、采空區(qū)漏風(fēng),加之揭露中間巷等因素疊加,導(dǎo)致工作面末采回撤期間的“一通三防”工作壓力較大,工作面在用風(fēng)、瓦斯防治以及防滅火等面臨著巨大挑戰(zhàn)[1]。面對上述因素,單家村煤礦結(jié)合礦井實際、工作面客觀條件和技術(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù),有步驟地將工作面末采期間劃分為末采、創(chuàng)條件以及回撤共3個階段,分別采取針對性的措施進行防治,同時將通風(fēng)、瓦斯監(jiān)測、防滅火等技術(shù)措施以及管理措施形成一個整體,從宏觀上進行總體掌握和綜合防治,有效預(yù)防了末采回撤期間的各類通防事故,也為綜采工作面末采回撤期間的“一通三防”工作提供了寶貴經(jīng)驗。

1 工作面“一通三防”措施概況

835工作面采用走向長壁后退式采煤法,綜合機械化放頂煤工藝,全部垮落法處理采空區(qū)。落煤使用MG200/500-AWD雙滾筒采煤機割煤,割煤高度為(2.4±0.1) m,割煤截深為0.6 m。放頂煤利用液壓支架擺動尾梁、伸縮尾梁插板放頂煤,放頂煤采用一循環(huán)一放煤。

工作面采用全風(fēng)壓通風(fēng),需要風(fēng)量為545 m3/min,工作面配備瓦斯檢查員檢查工作面瓦斯情況,按要求每班對工作面風(fēng)流、回風(fēng)流、回風(fēng)隅角檢查2次,工作面沿線配電點檢查1次,檢查2次的地點時間間隔最長不得超過5 h。工作面進風(fēng)順槽及回風(fēng)順槽均安裝輔助隔爆水棚,首排水棚距工作面60～200 m,并隨工作面推進而移動。

工作面采用注氮和噴灑阻化劑共2種防滅火技術(shù),注氮機型號PN-400型煤礦用變壓吸附制氮裝置,制氮量為400 m3/h?；仫L(fēng)順槽自開采線起向外預(yù)埋2路DN 50注氮管路,每隔6 m接1節(jié),隨工作面推進向前接延,埋入采空區(qū)的注氮管路每隔42 m交替掐接,工作面切眼外鋪設(shè)DN 100的注氮專用管路,利用預(yù)埋管路向采空區(qū)內(nèi)注入氮氣進行防火處理。工作面采用3NB-150/7.5型臥式三缸往復(fù)單作用活塞泥漿泵,用?19 mm高壓膠管從泥漿泵接至835工作面,工作面每隔20～30 m安設(shè)1個三通,三通接?19 mm高壓膠管并與噴液槍相連噴灑防滅火阻化劑。

工作面回風(fēng)順槽煤壁以外10～15 m設(shè)置自然發(fā)火觀測站,同時充分利用JSG-7型束管監(jiān)測系統(tǒng),進行預(yù)測預(yù)報工作,在工作面回風(fēng)隅角安設(shè)束管探頭,對工作面回風(fēng)隅角的氣體成分進行分析,1次/d,遇特殊情況時,每班分析1次或連續(xù)檢測分析,束管探頭懸掛在關(guān)門柱以里,隨工作面推進外移[2]。發(fā)現(xiàn)有碳?xì)浠衔?、一氧化碳濃度有上升趨勢時,及時查明原因進行處理。工作面在-450 m軌道大巷安設(shè)有2臺KJ770-F5監(jiān)控分站,其中甲烷傳感器3個(T0、T1、T2),一氧化碳傳感器、溫度傳感器、粉塵傳感器各1個。

2 工作面末采期間“一通三防”管理

2.1 通風(fēng)管理

工作面末采期間維持工作面原通風(fēng)量不變,工作面出現(xiàn)自然發(fā)火征兆即CO氣體持續(xù)升高情況時,適當(dāng)降低工作面風(fēng)量和風(fēng)壓。同時綜采工作面每推進5 m,在上、下順槽隅角處各打設(shè)隔離袋子墻1道,每班對上、下正巷的擋風(fēng)簾進行維護,以減少采空區(qū)漏風(fēng)。

2.2 防滅火管理

2.2.1 噴灑阻化劑

提高工作面上下順槽端頭位置及架后浮煤噴灑阻燃劑的質(zhì)量,重點對架后有浮煤的地點噴灑阻燃劑,對上順槽端頭內(nèi)的采空區(qū)側(cè)插管注入阻燃劑。噴灑及插注時,阻化劑與水的比例嚴(yán)格按照1：99的配比濃度執(zhí)行。

2.2.2 預(yù)埋措施管路

距停采線42 m時,835綜放工作面進、回風(fēng)順槽各埋設(shè)1路DN 50管路,6 m/節(jié),隨工作面推采不斷向停采線延伸,直至工作面推采結(jié)束。

距停采線30 m時,從工作面上下順槽各向工作面方向架后老塘側(cè)埋設(shè)1路DN 20措施管30 m(20個支架),余管隨工作面推采不斷向下延伸至停采線,措施管架后部分每隔3 m打設(shè)1個10 mm的措施孔,措施孔末端封堵。

距停采線20 m時,在進、回風(fēng)順槽各埋設(shè)1路DN 50管路,6 m/節(jié),隨工作面推采不斷向停采線延伸,直至工作面推采結(jié)束。

停采后撤面前在工作面之上沿工作面方向敷設(shè)預(yù)埋1路DN 100的措施管,架后敷設(shè),敷設(shè)至工作面10～20 m。

2.2.3 完善注氮系統(tǒng)

當(dāng)工作面回風(fēng)流CO超過24 mg/m3,并且有逐步增高趨勢時或每天的氣體取樣分析中乙烷達(dá)到3 mg/m3或有乙烯出現(xiàn)時,須立即注氮氣。

工作面每周進行2次預(yù)防性注氮,每次時長不低于4 h。當(dāng)工作面回風(fēng)流中出現(xiàn)CO,并有逐步增高趨勢時或工作面溫度變化異常時,應(yīng)連續(xù)注入氮氣。

注氮管路投入使用前,須進行壓力試驗,確保密封不漏氣。向采空區(qū)注氮氣前,應(yīng)先排出管路內(nèi)空氣,避免將空氣注入采空區(qū)。注入氮氣前,由專人檢查管路,關(guān)閉分支閥門;注入氮氣過程中,巡回檢查管路,避免氮氣泄露。按照MT/T 701—1997《煤礦用氮氣放滅火技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,向采空區(qū)注入的氮氣濃度不可低于97%,氧氣濃度不可大于3%。工作面注入氮氣時應(yīng)有專人在回風(fēng)側(cè)監(jiān)測氧氣濃度,每隔2 h檢測并記錄現(xiàn)場氧氣濃度,當(dāng)氧氣濃度小于18%時,表明采空區(qū)氮氣逸出過多,應(yīng)立即通知制氮機停機。

注氮地點附近安設(shè)電話,保證能與制氮氣機司機保持聯(lián)系,注氮過程中每2 h應(yīng)對氮氣流量及純度進行監(jiān)測,并做好記錄。

2.2.4 加強放煤管理

835綜放工作面末采期間應(yīng)加強放煤管理,工作面放煤須徹底,一直放到見煤層上部矸石為止。

2.3 瓦斯防治管理

安排瓦斯檢查員每班對工作面沿線氣體進行檢查、測量,重點是工作面回風(fēng)隅角。同時,利用地面束管系統(tǒng),每天分析工作面回風(fēng)隅角氣體情況,發(fā)現(xiàn)異常,及時處理。

通防部門嚴(yán)格設(shè)點檢查,建立瓦斯檢查記錄,安排專職瓦檢員進行檢查,1次/d。設(shè)點如下:工作面上隅角、工作面支架架后取最高點,并且每天進行氣體分析比對,發(fā)現(xiàn)異常變化及時處理。

3 工作面創(chuàng)條件期間“一通三防”管理

工作面推采距停采線10 m時,開始創(chuàng)條件工作?；爻窌r先回撤上部,再回撤下部。

3.1 通風(fēng)管理

工作面創(chuàng)條件推采期間繼續(xù)維持原風(fēng)量不變,工作面每推進5 m,在上、下正巷打設(shè)1道隔離袋子墻,袋子間應(yīng)壓實,使四周與順槽頂、幫接觸密實,不可留有空隙,以減少采空區(qū)漏風(fēng)。

創(chuàng)條件結(jié)束,在工作面進風(fēng)、回風(fēng)順槽關(guān)門柱以內(nèi),各打設(shè)1道隔離袋子墻,墻體厚度不可小于0.5 m,同時對隔離袋子墻及上下正巷遺煤及鉆孔中壓注阻化劑、泡沫劑,以降低遺煤氧化速度。

創(chuàng)條件期間,工作面上部在鋪頂網(wǎng)的同時加鋪1層風(fēng)筒布,減少采空區(qū)漏風(fēng)。

3.2 防滅火措施

3.2.1 埋設(shè)注氮管路

工作面創(chuàng)條件結(jié)束前,在工作面進風(fēng)順槽架前埋設(shè)2路DN 50注氮管路,1路末端在工作面上頭,1路在切眼中部。工作面創(chuàng)條件開始后在工作面進風(fēng)順槽重新埋設(shè)1路DN 50注氮管路。創(chuàng)條件后工作面上頭進風(fēng)側(cè)埋設(shè)1路措施管,在架后沿工作面走向預(yù)埋15個支架。

3.2.2 噴灑阻化劑

創(chuàng)條件結(jié)束后對工作面架后進行打孔并注入阻化劑,每3架打設(shè)1組,每組2個孔,通過施工的鉆孔對工作面架后浮煤噴灑阻化劑,噴灑及插注時,阻化劑與水的比例嚴(yán)格按照1：99的配比濃度執(zhí)行。

3.3 瓦斯防治措施

瓦斯檢查員對工作面風(fēng)流、回風(fēng)流、回風(fēng)隅角進行氣體檢測(重點是瓦斯、CO、CO2)和溫度測量,并及時對測量結(jié)果進行分析。

通防部門對工作面回風(fēng)隅角束管探頭進行清理和調(diào)校,保證工作面氣體的實時監(jiān)控。嚴(yán)格落實氣體分析制度,定期對工作面氣體分析,做好氣體監(jiān)測工作,發(fā)現(xiàn)甲烷、CO、CO2超過預(yù)警值,立即采取處理措施[3]。

4 工作面回撤期間“一通三防”管理

4.1 通風(fēng)管理

在工作面停采后至回撤風(fēng)機開啟前調(diào)整工作面風(fēng)量,下調(diào)工作面風(fēng)量,但不可低于原風(fēng)量的一半。

工作面支架由回風(fēng)順槽向進順槽方向回撤?；爻非霸诨仫L(fēng)順槽煤壁外打設(shè)袋子墻密閉,回風(fēng)順槽回撤后立即打設(shè)835回風(fēng)順槽密閉,工作面停采線與835回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷平齊,支架回撤過程中頂板垮落后的835工作面和835回風(fēng)斜巷均被分割成獨立迎頭,需要開啟風(fēng)機進行分別供風(fēng)。同時,為調(diào)整、裝運液壓支架及煤機配件,需要將原六號中間巷密閉打開,留出足夠車場距離,因此,3組局部通風(fēng)機分別向835工作面、835回風(fēng)斜巷(原835八號中間巷密閉處)、835進風(fēng)二號上山上平臺供風(fēng)。3組回撤風(fēng)機均安裝在835一號進風(fēng)斜巷,風(fēng)機距一號運聯(lián)巷風(fēng)門距離不小于10 m。

835工作面回撤前,通防部門根據(jù)用風(fēng)地點瓦斯涌出量、作業(yè)人員數(shù)量、局部通風(fēng)機吸風(fēng)量、二氧化碳涌出量及風(fēng)速進行驗算,確定所需風(fēng)量,選擇符合要求的風(fēng)機,在指定位置(835一號進風(fēng)斜巷)提前安設(shè)6臺風(fēng)機安設(shè)風(fēng)機對3處回撤用風(fēng)地點供風(fēng),首先對835進風(fēng)二號斜巷上平臺絞車硐室和835工作面回撤點供風(fēng),回撤至原835八號中間巷處,因支架回撤工作面頂板垮落,835回風(fēng)斜巷形成盲巷,此時再使用局部通風(fēng)機對835回風(fēng)斜巷回撤供風(fēng)。

工作面回撤液壓支架時,通防部門安排專職人員負(fù)責(zé)檢查維護風(fēng)筒,保證風(fēng)筒到回撤處的距離不超過5 m,嚴(yán)禁損壞、刮扯風(fēng)筒,嚴(yán)禁回撤的材料擠壓風(fēng)筒。安排測風(fēng)員定期對現(xiàn)場風(fēng)量進行測定,確?，F(xiàn)場風(fēng)量滿足撤面需要。

回撤期間指定專人管理局部通風(fēng)機,避免無計劃停風(fēng)。局部通風(fēng)機因故停止運轉(zhuǎn)時,應(yīng)立即停止回撤工作,將施工人員撤至新鮮風(fēng)流處,并嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》第176條執(zhí)行,恢復(fù)供風(fēng)后須由瓦斯檢查員檢查現(xiàn)場瓦斯?jié)舛?若檢測結(jié)果符合規(guī)程規(guī)定,施工人員方可進入繼續(xù)回撤作業(yè)。

4.2 防滅火管理

工作面回撤后在正對二號中間巷架后埋設(shè)2路DN 50埋管,2路埋管埋沒3 m,從采空區(qū)接至二號中間巷。

工作面下部回撤后在正對一號中間巷埋設(shè)2路DN 50埋管,1路埋至架后采空區(qū)內(nèi),1路沿工作面方向埋設(shè),下沿3 m。

工作面支架回撤前,由通防部門對835綜放工作面全面架后進行插管壓注、架后噴灑阻化劑。撤面期間每抽1架,均需要對采空區(qū)及架后進行灑水處理。

撤面期間瓦斯檢查員每班進行2次全面巡回檢查,對檢查點數(shù)據(jù)及時進行分析,發(fā)現(xiàn)異常,及時匯報處理。

撤面期間應(yīng)對2個回撤地點加強局部通風(fēng)管理,保證風(fēng)量風(fēng)壓穩(wěn)定,滿足撤面需要,嚴(yán)禁擅自停風(fēng)機。

835回風(fēng)順槽回撤前,由施工單位在回風(fēng)順槽上頭距煤壁3 m處打設(shè)1道袋子墻,回風(fēng)順槽回撤后在回風(fēng)順槽與回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷交叉點向上6 m處打設(shè)1道袋子墻,并對打設(shè)的袋子墻進行噴漿加固,噴漿厚度為5 m,巷道周邊掏槽處理。

工作面回撤結(jié)束后須在45 d內(nèi)對工作面進行永久性封閉,同時進行灌漿、壓注防滅火或封堵性材料。對密閉及附近10 m范圍內(nèi)存在漏風(fēng)的地點、巷道進行噴漿封閉,并在密閉外設(shè)置警示牌板、施工說明牌板及檢查牌板,對密閉距回風(fēng)口大于2 m的地方須設(shè)置柵欄。

4.3 瓦斯防治管理

瓦斯檢查員對回撤地點瓦斯進行檢查,每班不少于2次,檢查地點設(shè)置:回撤迎頭風(fēng)流;回撤迎頭回風(fēng)流;瓦檢員將每次檢查結(jié)果告知施工人員及帶班人員,出現(xiàn)異常立即采取處理措施。

當(dāng)回撤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中甲烷濃度超過1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%時,須停止作業(yè),撤出人員,采取措施,進行處理。當(dāng)回撤迎頭風(fēng)流中甲烷濃度達(dá)到1.5%時,須停止作業(yè),切斷電源,撤出人員,進行處理。當(dāng)巷道內(nèi)出現(xiàn)瓦斯積聚,附近20 m內(nèi)須停止作業(yè),撤出人員,切斷電源,進行處理。

5 結(jié)束語

單家村煤礦835工作面通過綜合采用技術(shù)、管理、組織等措施,有效地確保了綜采工作面回撤期間的“一通三防”安全工作,并提供了寶貴的實踐經(jīng)驗,尤其是對大傾角煤層、工作面揭露中間巷、推采進度緩慢等特殊復(fù)雜情況下工作面的通風(fēng)、瓦斯防治以及防滅火措施的綜合運用具有較強的指導(dǎo)和參考意義。