小宝鼎煤矿瓦斯综合治理.pdf

2 0 0 5 年2月矿业安全与妹保第3 2 森第1 期 t j I 宝鼎煤矿瓦斯综合治理 龙传富， 胡宗兴 攀枝花煤业集团有限责任公司小宝鼎煤矿， 四川攀枝花6 1 7 0 1 3 摘要 分析了小宝鼎煤矿瓦斯涌出的特点和矿井通风系统存在的问题， 通过将压入式通风改为抽 出式通风， 采区 通风系统的优化， 加强通风管理， 加强瓦斯监测等综合措施， 消除了灾害隐患， 确保了 矿 井的安全生产， 并指出了今后努力的方向。 关键词 瓦斯; 治理; 通风系统; 优化; 管理 中图分类号 T 7 1 2 . 6文献标识妈 C文章编号 1 0 0 8 一 4 4 9 5 2 0 0 5 0 1 一 0 0 4 9 一 0 2 小宝鼎煤矿是由小煤窑发展而成的中型机械化 矿井。矿井开拓方式为走向平铜， 开采方式为走向 长壁式， 割煤机落煤， 其主采层为3 2 “ 、 3 3 “ 一 ’ , 3 6 0 、 3 7 一 ’ , 3 8 0 , 3 9 一 ’ 煤层。现生产水平为 1 2 2 0 m水 平， 接替水平为 1 0 2 0 m水平。矿井通风方式为分 区式， 通风方法为集中抽出式。矿井历年瓦斯等级 鉴定均为低瓦斯矿井， 煤层自 然发火期均大于1 2 个 月， 煤尘具有爆炸性。 1 瓦斯灾害情况 近年来， 该矿瓦斯涌出呈现3 个特点 一是瓦斯 涌出量随开采深度的增加呈上升趋势 见表1 ; 二是 在采掘过程中瓦斯涌出量呈区域性和无规律性变 化; 三是瓦斯涌出不均衡， 在采掘过程中无可预见 性， 自1 9 9 9 年以来， 发生过多次煤与瓦斯动力现象， 瓦斯灾害加重， 严重制约着矿井的安全生产。 表1 历年瓦斯涌出f对照表 年份 2 0 0 2 2 0 0 12 0 0 0 1 9 9 9 1 9 9 8 绝对涌出 量// m 3 / m i n 相对涌出量/ [ 矽/ a - 0 1 7. 6 2 5. 2 2 4. 9 5 4. 4 9 4. 4 0 4. 9 5 2 . 7 3 3. 2 4 2 优化通风系统和强化通风管理 2 . 1 矿井通风系统存在的问题及改造 2 0 0 3 年以前， 该矿为压人式通风， 通风系统存在 比较严重的问题， 主要有 一是超通风能力生产。矿 井核定通风能力为 4 5万 t / a , 2 0 0 2年矿井产量达 5 0 . 3 万t / a ， 被四川省煤矿安全监察局列为有重大安 收稿日 期二 2 0 0 4 - 0 9 - 2 5 作 者简介 龙传富 1 9 7 1 一 ， 男， 江西南康人， 副总工程 师， 主要从事矿井通风、 瓦斯防治管理工作。 全隐患矿井; 二是通风阻力分布不均。作为主采区， 十采区的通风流程较八采区长二千多米， 造成十采 区配风十分困难; 三是矿井长期依赖采空区通风; 四 是维护风量偏多; 五是十 1 2 2 0 m主平酮、 1 4 0 0 井口 及 1 3 0 0 m 材料道自 动风门损坏率较高， 造成 通风系统不稳定。为此， 2 0 0 3 年7 月， 对通风系统实 施了 技术改造， 将压人式改为抽出式通风， 使矿井通 风能力达到6 0 万t / a 。同时解决了长期依赖采空区 通风及通风阻力分布不均等问题， 为建设安全高效 矿井创造了条件。 2 . 2 采区通风系统的优化 八采区进人 1 2 2 0 m水平以下后， 发现该采区 通风系统存在重大隐患， 采区回风大部分要流经采 区 胶带道， 而所采3 2 “ 煤层又大多为高瓦斯工作面. 瓦斯、 煤尘、 电气等各种不利因素集中于八采区胶带 道， 对安全生产和瓦斯管理极为不利。由于利用胶 带道回 风， 给采掘部署和通风管理也带来很大困 难， 不可避免地出现了串联通风， 进回风间通风设施较 多， 采区通风系统不稳定。因此为八采区施工了6 1 0 m专用回风道， 把八采区胶带道和材料道都作为进 风道， 消除了胶带道回风的重大隐患， 各采掘工作面 都实现了独立通风。取消了进回风间风门7 组， 使 八采区通风系统变得合理、 稳定、 可靠。 2 . 3 通风系统局部优化 各采掘工作面尽可能布置独立通风， 根据配风 计划合理配风、 调风。同时， 把局部通风系统优化作 为治理瓦斯的有效手段。如目 前正施工的8 3 3 2 - 2 上山， 由于受上部8 3 2 2 一 2 工作面开采的影响， 出现 瓦斯涌出异常现象， 裂隙和底板有大量瓦斯涌出， 造 成8 3 3 2 一 2 顺槽风流中瓦斯浓度达 1 一1 . 6 ， 该 工作面被迫停产。虽采取了更换大功率风机和大直 4 9 万方数据 2 0 0 5 年2月矿皿安全与妹保第3 2 卷第1 期 八区总回风巷 浙放习与 瓦一泪22让 径风筒的方法来解决瓦斯问题， 但收效甚微。为解 决这个问题， 在 8 3 3 2 一 2 运输巷掘了 1 条联络巷与 8 3 3 2 一 2 顺槽贯通， 改变了局部通风系统， 缩短了通 风距离， 减少了1 2 0 m回风道， 使回风流中的瓦斯浓 度降到。 . 4 以下。 2 . 4 加强局部通风管理 针对局部通风机老化、 超期服役的情况， 更换了 一批高效能低噪音对旋式局部通风机。全矿有 1 2 个掘进工作面， 更换了 ， 个， 更换率超过5 0 。所有 高瓦斯掘进工作面都实现了双风机双电源， 大大减 少了瓦斯超限或瓦斯积聚的次数。针对开拓头放炮 容易崩坏风筒造成工作面无风的状况， 引进了橡胶 风筒， 严格风筒质量管理， 有效地杜绝了工作面无风 现象。 图 1 尾巷排放瓦斯通风示意图 3 瓦斯治理 3 . 1 提高认识， 增加投入 认真吸取，“ 4 . 2 4 ” 事故的教训， 坚持以人为本， 提 高干部职工的认识。各有关工种都制定了岗位责任 制， 责任落实到人。对因瓦斯影响而无法完成的当 班作业， 矿按计时工支付工资， 杜绝了为完成生产任 务而在瓦斯超限的情况下作业的现象。从2 0 0 3 年 起， 坚持按每吨煤提取 1 元作为“ 一通三防” 专项资 金， 做到专款专用， 确保“ 一通三防” 的投人。 3 . 2 上隅角的瓦斯治理 采煤工作面瓦斯超限或积聚的地点主要是上隅 角， 因此， 上隅角的瓦斯管理一直是采煤工作面瓦斯 管理的重点。一般情况下， 采取了对上口实行超前 一巷回收、 设置导风帘、 上隅角抽引排、 上隅角风筒 压人新风等一系列措施， 对上隅角瓦斯进行了有效 的治理。 8 3 2 2 一 2 采煤工作面为该矿的主采工作面， 因其 装备了3 7 5 型大功率采煤机而备受集团公司上下瞩 目。但投产后， 该工作面出现上隅角瓦斯异常， 瓦斯 浓度达4 一 6 ， 虽然采取了增大工作面配风、 抽引 排、 上隅角风筒压风、 设导风帘等措施， 但均不奏效。 为此， 利用现有的通风系统， 根据煤层不自 然发火的 特点， 大胆采用了打开采空区进行尾巷排放的方法， 使上隅角瓦斯很快降至0 . 5 以下， 为大功率机组发 挥能力创造了条件 尾巷排放瓦斯如图1 所示 。在 该工作面取得的经验， 为该采区犯 煤层剩余工作 面瓦斯治理找到了出路， 即利用3 2 , 3 3 层间距小， 3 2 先于3 3 开采的条件， 在3 2 0 与3 3 层间施工联 络巷， 利用3 3 “ 巷道排放3 2 工作面的瓦斯。 3 . 3 开展防治瓦斯动力现象的研究 该矿的3 6 “ , 3 9 一 ’ 煤层在掘进巷道时都曾发生 过瓦斯动力现象， 其特征为抛出的煤呈粉末状、 有分 选性、 块状煤用手捏即成粉末状， 抛出煤体后形成的 孔洞为口 小腹大， 内 有大量瓦斯涌出。为此， 成立了 课题攻关小组进行专项研究， 确定了以钻屑法为主 的预测方法， 在 1 0 3 6 3 一 3 工作面采准巷道施工的过 程中， 开展了防治煤与瓦斯动力现象研究， 保证了 9 0 1〕 多米巷道施工的安全， 为继续开展此类工作积累 了经验。 3 . 4 强化现场管理 严格按瓦斯考核周期进行瓦斯考核， 对考核为 高瓦斯的工作面及时编制通风瓦斯管理专项措施， 并严格贯彻执行。矿每周组织人员对高瓦斯头面进 行检查， 认真落实各项管理规定， 各单位每天必须有 人到高瓦斯工作面进行巡视。对高瓦斯工作面配备 业务素质高、 责任心强的专职瓦斯检查员和专职安 监员。高瓦斯掘进工作面不得使用耙斗机， 并实行 在进风流中长距离放炮， 放炮前人工断电等措施。 3 . 5 提高机械化作业程度， 降低瓦斯涌出不均 衡系数 该矿瓦斯涌出大的时间主要集中在放炮及放顶 时间， 目 前3 个采煤工作面都已实现了机组割煤， 与 炮采相比， 瓦斯涌出不均衡系数明显降低。新购买 的综掘机也已到位并即将投人使用， 这将在很大程 度上降低瓦斯涌出不均衡系数。同时机械化程度的 提高， 减少了放炮环节， 更加有利于瓦斯管理。 4 加强瓦斯监测 1 9 9 2 年， 该矿装备了T E 2 0 0 监测系统， 正常运行 达1 0 年之久。 2 0 0 4 年， 利用国补资金投人， 又装备 了幻9 0监测系统， 井下主要传感器的覆盖率达 1 0 0 。各采掘头面、 合理串 联地点及主要回风道都 按规定装齐了甲烷传感器或一氧化碳传感器， 对有 害气体实施监测; 每台局部通风机都安设了停开传 感器， 主要风门安设了开关传感器。管理人员、 放炮 员、 移动电钳工等配备了便携式瓦斯检测仪。 下转第5 2 页 万方数据 2 0 0 5 年2月 矿业安全与妹保第3 2 塞第1 期 m 。掘进进尺稳定在 1 5 0 一 1 6 0 m / 月， 最高达到 1 8 2 m / 月， 是采取措施前的2 一 3 倍。工作面贯通工期比 原计划提前了近3 个月时间， 消除了采面接替紧张 的局面。应用效果见表 1 0 表1 边抽边掘技术效果比较表 实施边抽边 掘技术前 实施边抽边 掘措施后 0堵150。 ‘J，‘ -7..‘U ︸、以‘U 2 由于钻场钻孔拦截了部分巷道周边煤体涌人 巷道的瓦斯， 大大降低了风流中的瓦斯浓度， 杜绝了 瓦斯超限现象。2 0 0 2 年 1 一 3 月， 在未实施边抽边掘 技术时， 共发生瓦斯超限6 次， 瓦斯浓度最高达到 4 ， 正常情况下瓦斯浓度也达到0 . 8 0 。在采取边 抽边掘措施后， 没有发生一次瓦斯超限事故， 瓦斯浓 度最高不超过0 . 7 0 ， 正常情况下为0 . 6 0 ， 如图2 所示。 月平均瓦斯超限次数/ 次 月平均防突预测指标超限数/ 次 月平均进尺量/ m 工作面贯通工期/ 月 14121.00.8060.40.2 J嗽侧长布阅 时 间 图2 措施前后工作面瓦斯浓度比 较 3 通过抽放， 使煤体的物理力学性质得到改变， 应力集中带前移， 增加了迎头前方煤体的卸压带宽 度和透气性， 降低了发生突出的动力即瓦斯压力和 地应力。实践证明， 在没有执行边抽边掘防突措施 时， 月平均防突预测指标超限次数为5 . 7 5 次， 采取 深孔抽放措施后， 月平均防突预测指标超限次数为 2 . 2 5 次， 月平均防突预测超限次数降低6 1 ， 大大 节省了防突人力、 物力。 4 通过施工长钻孔， 基本能探出工作面前方落 差小于3 m的较小断层， 这是目 前采取其他手段所 难以判断的， 避免了一定的地质风险。 5 在没有执行边抽边掘防突措施前， 平均月进 尺6 1 . 2 m ， 采取深孔抽放措施后， 平均月进尺 1 5 6 . 8 4 结语 1 1 1 5 1 3 下顺槽掘进实践证明 通过采取边抽 边掘技术后， 既解决了 工作面瓦斯超限问题， 又不同 程度地消除了突出危险， 同时掘进进尺大幅度提高。 边抽边掘技术是高瓦斯突出危险煤层治理瓦斯的有 效措施之一。 2 为提高抽放效果， 封孔质量要求较高， 由于煤 层透气性低， 可设大流量专用移动抽排泵抽放， 加大 孔口 负压， 增强抽放效果。 3 钻孔参数还需进一步优化， 以提高钻孔利用 率和瓦斯抽放效果。抽放钻孔孔径应尽量大。由于 迎头钻孔抽放时间短， 故可通过增加钻孔数量、 降低 钻孔深度、 增加钻孔施工循环次数来解决。 4 巷帮钻场在钻孔施工期间， 容易造成局部瓦 斯积聚， 目 前主要的解决方法是在风筒上拔风袖进 行风排瓦斯。 责任编辑 熊云威 上接第5 0 页 5 面临的挑战及努力的方向 5 . 1 面临的拍 胜 战 1 随着矿井开采深人到瓦斯带， 矿井瓦斯涌出 量日 益增大， 矿井正在向高瓦斯矿井过渡， 且个别区 域瓦斯涌出异常， 靠常规的通风方法已很难解决。 如已终采的1 0 3 6 3 一 2 工作面， 配风超过7 0 0 砰/ m i n , 也没能有效地解决切顶排和上隅角瓦斯超限的问 题。从下延采区巷道揭露煤层的瓦斯涌出量分析， 下延水平煤层的瓦斯含量会更大。 2 3 6 “ , 3 9 一 ’ 煤层都曾发生过瓦斯动力现象， 虽 然没有造成事故， 但却发出了警告。 3 主要通风机的叶片已调至4 5 0 ， 处在稳定运转 的极限， 矿井风量无提升空间。 5 . 2 努力的方向 1 尽快建立一支移动瓦斯抽放队伍， 对符合抽 放条件的煤层进行边掘边抽或采前抽放。 2 认真开展瓦斯地质预测预报工作。 3 增加投人， 更换矿井的主要通风机， 大幅度提 高矿井风量。 责任编辑 熊云威 万方数据