用双示踪技术检测综放工作面采空区漏风分布.pdf

一通三防 文章编号 1003- 496X 2003 02- 0017- 03 用双示踪技术检测综放工作面采空区漏风分布 储方健 国投新集能源公司新集一矿, 安徽 淮南 232171 摘 要 新集一矿通过实验选定了双示踪气体, 并成功地应用于综采放顶煤小区段无煤柱连续 回采采空区漏风分布检测上, 为预防采空区煤炭自然发火提供了可靠依据。 关键词 双示踪技术; 检测; 综放工作面; 采空区; 漏风 中图分类号 TD728 文献标识码 B 漏风是造成采空区遗煤及碎裂煤柱自然发火 的必要条件之一。因此检测采空区漏风分布, 以 便有针对性地采取措施, 消除漏风或把漏风控制 在易燃风速之外, 是防止或抑制采空区遗煤及碎 裂煤柱自然发火的重要手段。为准确掌握采空区 漏风分布规律, 新集一矿首次成功地将双示踪技 术应用于综采放顶煤小区段无煤柱连续回采采空 区漏风分布检测上, 准确掌握了采空区漏风分布 规律, 为预防采空区煤炭自然发火提供了可靠的 依据。 1 双示踪气体的筛选 双示踪技术就是在同一漏风范围内的两个漏 风源处同时或不同时释放两种不同的示踪气体, 以确定漏风分布规律。 1. 1 双示踪气体的选取 众所周知, SF6是一种已广泛应用的示踪气 体, 因此, 应用双示踪气体技术的关键是选择另一 种合适的示踪气体与 SF6配合使用。选择的示踪 气体应符合下述条件 ∀ 自然本底低, 一般要求在 10- 12以下; 在常温常压下有较高的稳定性, 不 易分解, 不易与其它物质起化合反应; ∃ 色谱分析 灵敏度高 要求能达到 10- 9以上 , 且用量小; 能与 SF6在同一色谱柱上分离, 在同一检测器上 分析, 这样分析设备少, 效率高, 分析成本低; 2 采样点选择在 1303 回风巷密闭内, 通过观察孔采 样; 3采样点选择在 1303 补浆巷密闭内, 通过观 察孔采样; 4采样点选择在- 304 m 车场密闭 内, 通过观察孔采样; 5采样点选择在 1301 工作 面上隅角。释放点与采样点布置如图 1 所示。 图 1 阻力测定点、 释放点、 采样点布置图 2. 3 双示踪气体的释放 3月 7 日 14 50 在 1301 工作面下口端头支 架架尾部释放 CF2ClBr; 3 月 7 日 16 30 在 1307 工作面上隅角打钻释放 SF6。 2. 4 试验结果 采样分析时间从 3 月 7 日 14 50 至 3 月 12 日 10 20。从释放到采样点分析出两种示踪气体 最早出现的时间见表 2。 3 试验资料分析 1 1采样点 3 月 8 日 5 50 的气样中分析 出 SF6, 历时 13 h 20 min。此流动路线长为 320 m, 故从 SF6释放点到 1采样点之间的最大漏风 风速为 0. 4 m / min。1采样点从释放 CF2ClBr 到 3 月 12日 10 00, 历时 115 h 10 min, 气样中无 CF2ClBr, 说明 CF2ClBr 释放点与 1采样点之间 不存在漏风或漏风风速小于易燃风速。 2 2采样点 3 月 8 日 6 00 第一次分析出 SF6, 与 1采样点第一次分析出 SF6差10 min; 而 1采样点分析出 SF6最高浓度在 6 10, 2采样 点在 6 30, 差 20 min。这说明从 SF6释放点到 2点的漏风是经过1点后, 沿 1303停采线到 2 采样点的。2采样点从释放 CF2ClBr 至 3 月 12 日 10 00, 历 时 115 h 10 min, 气 样 中 未 见 CF2ClBr, 说明 CF2ClBr 释放点与 2采样点间不 存在漏风或漏风风速小于易燃风速。 3 3、 4、 5采样点从释放 SF6到 3 月 12 日 10 00, 历时 113 h 30 min, 所有气样中均没有 分析出 SF6气体, 说明 SF6释放点与 3、 4、 5 采样点之间不存在漏风或漏风风速小于易燃风 速。 4 3采样点 3 月 7 日 16 20 第一次分析出 CF2ClBr, 历时 90 min, 流动路线长 240 m, 故从 CF2ClBr 释放点到 3采样点之间的漏风风速最 大为 2. 667 m/ min。 5 4采样点 3 月 7 日 17 20 第一次分析出 18 第 34卷第 2 期 煤 矿 安 全 2003年 2月 表 2 SF6、 CF2ClBr 释放、 采样情况 气体名称采样点采样点位置放、 采样点距离/ m释放时间最早收到气样时间 CF2ClBr 1 1305 密闭墙观察孔130 2 1303 密闭墙观察孔270 3 1303 补浆巷密闭观察孔240 4 - 304 m 车场密闭观察孔660 5 1301 工作面上隅角110 03- 07 14 50 03- 12 无 03- 12 无 03- 07 16 20 03- 07 17 20 07- 07 15 10 SF6 1 1305 密闭墙观察孔320 2 1303 密闭墙观察孔420 31303 补浆巷密闭观察孔450 4- 304 m 车场密闭观察孔560 51301 工作面上隅角460 03- 07 16 30 03- 08 550 03- 08 600 03- 12 无 03- 12 无 03- 12 无 CF2ClBr, 历时 150 min, 此流动路线长 660 m, 可 认为从 CF2ClBr 释放点到 4采样点间漏风风速 最大约为 4. 4 m/ min。同时 4采样点从 17 20 以后 CF2ClBr 浓度逐渐增加, 到 3 月 8 日 5 50 逐 渐降低, 至 3 月 9 日 9 40 还没有完全消失。 说明 1301 工作面与 4采样点之间的漏风是 通过 1301 与 1303之间的煤柱裂隙, 从 1303 冒落 尚未压实的上巷到- 304 m 车场密闭墙。 6 5采样点 3 月 7 日 15 10 第一次分析出 CF2ClBr, 历时 20 min, 此流动路线长 110 m, 可认 为从 1301 工作面下隅角到 1301 上隅角, 采空区 漏风最大风速可达 5 . 5 m/ min。 4 结 论 1 从 1、 2采样点分析结果可知, 1307 工 作面回风巷漏风主要是沿原 1305 工作面下巷及 1305、 1303停采线, 此部分采空区存在自燃危险, 尤其是 1307 工作面采到 1305 停采线附近, 由于 漏风距离缩短, 增大了采空区漏风, 因此应时刻监 视 1305、 1303回风巷密闭墙内的气体变化情况, 以便及时采取预防措施, 防止 1305、 1303 工作面 停采线附近遗煤自燃。 2 在有 1305、 1303、 1301 这三个阶段采空区 的条件下, 沿倾斜方向漏风阻力大, 顶板岩石冒落 充分, 时间间隔长, 压实程度好, 采空区沿倾斜方 向不存在漏风或漏风风速小于易燃风速。 3 工作面停采线和报废的上下巷附近采空 区是漏风的主要通道。其原因是支架回收不好, 加上煤柱支撑作用, 顶板岩石冒落不充分。今后 应加强支架回收, 以保证停采线和上下风巷顶板 冒落充分, 增加漏风风阻, 减小漏风。 4 1301 工作面后采空区的漏风分为三路 一路与工作面并联漏风, 即从工作面下口经架后 采空区到工作面上端; 一路对角漏风, 即经架后采 空区到 1303补浆巷密闭墙; 一路沿 1303 煤柱经 原 1303 上风巷到- 304 m 车场密闭墙。由于利 用补浆巷泄排瓦斯, 1301 采空区漏风加大, 因此 应加快 1301 工作面的推进速度。当 1301 工作面 回采结束后, 应及时封闭 1301 工作面上、 下巷和 1303 补浆巷。同时加强检测- 304 m 车场密闭 墙及 1303 补浆巷密闭墙内的气体成份及其浓度 变化, 进行自燃预报, 以便及时采取措施。 5 首次成功地将双示踪气体技术应用于新 集矿区, 证明双示踪技术检测井下采空区漏风是 可行的。双示踪气体技术的应用, 大大减少了取 样工作量, 节省了时间, 充分利用了实验设备和设 施, 提高了工作效率。 作者简介 储方健, 男, 工程师, 1994 年毕业于淮南 矿业学院, 现任新集一矿通风科副科长。 收稿日期 2002- 06- 11; 责任编辑 郭瑞年 19 第 34 卷第 2期 煤 矿 安 全 2003 年 2 月