华丰煤矿1409大倾角综放面采空区漏风规律分析及防治对策.pdf

华丰煤矿 1409 大倾角综放面采空区 漏风规律分析及防治对策 孙九良1, 程方霖2, 李长杰1 1. 新汶矿业集团公司, 山东 新泰 271219; 2. 新汶矿业集团公司 华丰煤矿, 山东 新泰 271219 摘 要 对华丰煤矿 1409 大倾角综放面采空区基本状况进行分析, 利用SF6示踪气体检测采空区的 漏风通道, 分析其漏风强度, 从而掌握采空区的漏风规律, 并提出相应的堵漏对策, 有效地防治了采空区 煤层自燃, 为综放面的安全生产提供了保障。 关键词 大倾角综放面; 采空区; 漏风规律; 火灾防治 中图分类号TD75 文献标识码 B 文章编号 1008- 4495 2008 04- 0044- 03 收稿日期 2008- 02- 27; 2008- 05- 15修回 作者简介 孙九良1971 , 男, 山东莱芜人, 1990 年毕业 于山东矿业学院采矿工程专业, 采矿工程师, 注册安全工程 师, 主要从事矿井 一通三防工作。 综放面防灭火工作中最关心的是生产过程中向 采空区漏风问题。在留有浮煤或松散煤柱的采空区 内, 如有漏风风流通过, 则可能引起煤炭自燃。因 此, 必须掌握采空区与周边环境的漏风强度分布及 漏风规律, 针对性地采取一般的堵漏风技术或均压 技术来减少甚至杜绝漏风, 达到防灭火的目的。在 华丰煤矿 1409 大倾角综放面生产过程中, 采用 SF6 示踪气体来检测其采空区的漏风通道, 分析漏风强 度及漏风规律, 并提出相应的防治对策。 1 工作面概况 华丰煤矿 1409 工作面是新汶矿业集团公司第 1 个采用综采放顶煤技术的工作面。工作面位于 - 1 100 m水平前组一采区第 1 区段的第 1 个工作 面, 上、 下限标高分别为- 750 m, - 840 m, 上部为 1408工作面采空区, 下部为未采区, 工作面走向长 2 100 m, 倾斜长 150 m, 由西向东推采, 开采的四层 煤平均厚度 6. 4 m, 煤层倾角 30∀ 35∀, 平均 32∀, f 1. 5 2. 5。工作面进入末采阶段后, 开采条件恶化, 顶板破碎, 推采进度十分缓慢。2006 年 1 5 月推采 165m, 平均月推进度 33 m; 6 8 月推采 25 m, 平均月 推进度只有 8.3 m。工作面片帮漏顶, 支架歪架、 倒架 严重。在工作面距离原终采线 30 m 位置沿煤层底板 施工撤面切眼, 工作面沿底板推进至撤面切眼内, 在 距离撤面切眼前 40 m 采取了不放顶煤的措施, 采空 区中遗留了大量浮煤, 给防火工作留下了隐患。 2 SF6释放漏风检测 为了掌握采空区的漏风规律, 通过释放示踪气体 SF6 连续稳定定量释放 [ 1] , 布置若干个取样点取样, 进行气体分析; 依据气体分析结果, 即示踪气体的分 布、 浓度变化规律等特点, 得出采空区的漏风状况, 包 括漏风方向、 漏风通道、 漏风风速及漏风流场等。 2. 1 漏风检测技术 检测漏风的有效方法是用 SF6作为示踪气体检 测井下漏风通道和漏风量。近几年我国多次应用这 一技术来检测工作面漏风和矿井外部漏风, 是一种灵 敏度较高的方法 [ 2] 。采用瞬时释放法, 即在漏风通路 的主要进风口瞬时释放一定数量的 SF6气体, 然后在 几个预先估计的漏风通道出口采取气样, 通过分析气 样中是否含有SF6以及 SF6的浓度大小来具体确定漏 风通道和漏风量。使用带电子捕获器的气相色谱仪 对井下气样进行分析, 检测精度可达 8 10 - 12。 2. 2 上隅角释放 SF6漏风检测 此次检测试验共布置 5 个取样点, 分别标为 1 测点 1409 下隅角 、 2 测点 840 泄水巷 1 号束管 、 3 测点 下五石门 、 4 测点 五石门 4号束管 和 5 测点 下四石门 , 测点位置见图 1。从 12 月 22 日上 午 9 35开始释放到 9 50 结束。1 测点每隔 5 min 取样1 次, 2 , 3 及4 测点每隔10min 取样1 次, 5 测点每隔 30 min 取样 1 次, 共采集 160 个气样进行 分析。漏风速度测算结果见表 1。 表 1 漏风速度测算表 测点号12345 x0 m140150260350500 t0 min 1515456085 v m min9. 3310. 005. 785.835. 88 ∃44∃ 2008 年 8 月 矿业安全与环保 第 35卷第 4 期 图 1 1409 上隅角、 上石门处释放示意图 由表 1 可知, 2 测点即泄水巷处漏风风速最大, 可达到 10 m min; 3 测点即五石门处漏风风速最小, 最小值为 5. 78 m min; 5 测点次之。各测点接收 SF6 情况见表 2。 表 2 接收 SF6气体纯量及所占百分比 测点号 12345 QSF6 2. 249 39 10- 73.234 1 10- 74. 936 55 10- 84.070 71 10- 83.998 12 10- 8 百分比 33.1947. 677.286. 005.89 由表 2 可知, 2 测点所占比例较高, 接近 50 ; 1 测点所占比例稍低; 3 , 4 , 5 测点所占比例很 低, 表明了主要漏风通道为泄水巷和下隅角, 其他漏 风都较少。泄水巷处漏风量最大, 约占漏风量的 48 ; 回风隅角次之; 四石门、 五石门处的漏风较少。 2. 3 上石门处释放 SF6漏风检测 在石门处释放 SF6, 释放地点及取样地点见 图1。 共布置 6 个检测点 1 测点 1409 下隅角 、 2 测点 840 泄水巷 1号束管 、 3 测点 下五石门 、 4 测点 五石门 4 号束管 、 5 测点 下四石门 、 6 测 点 煤仓石门 。各测点的漏风速度见表 3。 表 3 漏风速度测算表 测点号123456 x0 m200180240340480800 t0 min20255060110240 v m min107.204. 805. 674. 363. 33 由表 3 可知, 1 测点即下隅角处漏风风速最大, 可达到 10 m min; 6 测点即泄水巷处漏风风速最小, 最小值为 3 m min; 2 5 测点次之。各测点接收 SF6情况见表 4。 表 4 接收 SF6气体纯量及所占百分比 测点号 123456 QSF6 3. 15 10- 66. 11 10- 61. 18 10- 71. 36 10- 77. 34 10- 82. 47 10- 8 百分比 32.7563.631. 231. 420. 760. 26 由表 4 可知, 2 测点所占比例较高, 超过 60 ; 1 测点所占比例稍低, 但漏风风速较快; 3 6 测 点所占比例很低, 主要漏风通道为泄水巷和下隅角 处, 回风隅角次之, 四石门、 五石门处的漏风较少。 3 1409 综放面采空区漏风规律 通过在石门和上隅角处释放 SF6气体, 分别在 不同的地点布置各类测点检测分析, 得出如下结论 1 泄水巷漏风主要来自工作面采空区和下平 巷的漏风。这是为了防止下平巷垮落严实, 保证水 向后流入泄水巷, 在工作面后部下平巷支设了 0. 5 m 高的板垛, 其泄水巷和工作面采空区及下平巷具有 很好的连通性。下平巷垮落不充分, 有较通畅的漏 风通道, 再加上受上下平巷高差形成的自然风压的 影响, 下平巷部分风流流向采空区内部, 还有部分风 流自泄水巷水沟内泄漏。 2 工作面与下平巷采空区连通性较好, 漏风通 道畅通。上平巷采空区与附近回风上山局部也有 连通。 3 工作面后部采空区注氮大量积聚, 沿着各漏 风通道置换采空区内的 O2, O2浓度降低, 能够达到 抑制煤自燃的效果。 4 在上隅角释放 SF6气体, 工作面上其 40 号架 处漏风风速最大, 可达到 7. 87 m min, 50 号架处漏风 风速最小, 最小值为 5. 15 m min。其他测点如石门 处漏风, 其漏风速度相对较低, 气体流动均以扩散为 主。工作面平均漏风强度最大值为13. 12 cm s, 最小 值为 8. 58 cm s。 5 由于采空区实施注氮防火措施, 大量 N2在 采空区内积聚流动, 改变了漏风路线和漏风风速。 4 采空区防治漏风控制自燃的对策 4. 1 采空区注氮 利用 2 台井下移动变压吸附式制氮机向采空区 注氮, 制氮机 N2出口压力不低于 0. 5 MPa, N2纯度 在 97以上。采取了 2 种注氮方式 自进风平巷 上隅角向采空区内埋设 2 趟 50 mm 钢管, 管路出 口相距 24 m, 2 路管路交替注氮, 注氮位置始终保持 在上隅角以里 24 48 m 处, 防止了 N2从支架后大 量泄漏进入工作面; 上部采空区侧局 部喷涂马丽散材料堵漏风; 调控风量, 减小氧化带宽 度; 在回风石门风流防火观测。1409 综放面采空区 防火工作采取 综合治理, 预防为主的方针, 提前采 用常规技术措施消除发火的隐患, 对容易发火的特 殊地点, 针对性地采取防火措施, 使发火条件不能同 时存在, 有效地防止了采空区的浮煤自燃。 参考文献 [1] 罗新荣, 王春耀. 综放工作面采场漏风测定技术[ J]. 煤 炭工程师, 19985 48- 50. [2] 徐精彩, 文虎, 等. 综放面采空区遗煤自燃危险区域判定 方法的研究[ J]. 中国科学技术大学学报, 2002, 326 672- 677. [3] 徐精彩. 煤自燃危险区域判定理论[M] . 北京 煤炭工业 出版社, 2002. 责任编辑 李 琴 ∃46∃ 2008 年 8 月 矿业安全与环保 第 35卷第 4 期