瓦斯治理及防突技术在何庄煤矿的应用.pdf

收稿日期 2007 - 09 - 11 作者简介周保国1967 - ,男,河南沁阳人,工程师, 1989年毕业 于焦作矿业学院,现从事矿山安全管理工作。 瓦斯治理及防突技术在何庄煤矿的应用 周保国 义煤集团公司 安全监察局,河南 义马 472300 摘要介绍了何庄煤矿的基本情况,通过严格落实“ 四位一体 ” 防突要求,合理科学制定防治煤与瓦斯突出综 合措施,确保了矿井的安全生产。 关键词“ 四位一体 ”;瓦斯治理;防突消突 中图分类号 TD713 文献标识码B 文章编号 1003 - 05062008 01 - 0073 - 02 据统计, 1994～1997年我国煤矿瓦斯灾害死亡 11 600人,占同期事故死亡人数的46185 ,瓦斯灾 害是影响安全生产的最严重的自然灾害。2006年, 河南省发生瓦斯事故7起,死亡47人,分别占全省 全年事故起数和死亡人数的14158和35134 ,瓦 斯治理工作仍很艰巨。现以伊川县何庄煤矿11031 和11001工作面为例,对瓦斯治理和防突技术应用 及发展方向作一简要论述。 1 矿井概况 何庄煤矿位于洛阳市伊川县半坡乡,井田走向 长318 km,倾斜长2 km,面积716 km 2。地层划属华 北地层区嵩山小区,主煤层为二叠系山西组二1煤 层。二1煤厚0118～15190 m,平均4165 m。煤厚极 不稳定,呈串珠状,质软松散,为粉状贫煤。直接顶 为砂质泥岩,基本顶为大占砂岩;直接底为炭质泥 岩,基本底为粉砂岩。矿井水文地质条件较简单,正 常涌水量为213 m 3 /h,最大涌水量356 m 3 /h。 矿井设计生产能力为45万t/a。采用中央边界 抽出式通风,立井单水平上下山开拓。工业储量为 4 336万t,可采储量2 535万t,服务年限4012年。 2 矿井通风及瓦斯情况 矿井通风系统和抽放系统已形成。井下采用2 台SK242型水环式真空泵进行瓦斯抽放。矿井瓦斯 涌出极不稳定呈条带性。鉴于东翼马岭山煤矿 发生过突出事故,本矿井按突出矿井进行管理。据 地质报告11采区瓦斯含量平均14 m 3 /t,最大25 m 3 /t,瓦斯相对涌出量平均2212 m 3 / td ,绝对 瓦斯涌出量平均2312 m 3 /min。 3 工作面情况 11采区布置11031和11001两个工作面。其中 11031工作面可采长度282 m,倾斜长度107 m,煤厚 平均410 m,倾角24,可采储量15140万t。掘进和 回采中均按照“ 四位一体 ” 防突要求进行管理,采取 了部分防突消突技术措施。 4 在掘进巷道的应用 11031掘进中,安装215 kW FBD2№51 6 对 旋式局部通风机2台,配合 600 mm风筒压入式通 风, 11 工字钢对子棚支护,掘进净断面516 m 2。因 瓦斯影响,平均月进尺50 m,最低仅30 m。 “ 三软 ” 煤层巷道变形严重,风筒受挤压通风阻力增大,管理 难度大。通过维修巷道,采取局部防突消突措施,安 全状况好转,单头进尺最高达90 m,未发生煤与瓦 斯突出事故,保证了安全生产。 1超前排放钻孔。选择ZDJ240/26型架柱式 电动钻机配合MK24型全液压坑道钻机在巷道正头 打钻,孔径75～89 mm,孔深10 m,一般布置10～15 个钻孔排放;超前钻孔控制巷道及外围2 m范围。 配合快速封孔仪封孔后立即抽放效果更好。 2高压注水。高压注水措施选择掘进循环前 进行,一次布置3～4个 42 mm的钻孔,上下2排, 深度8～12 m。采用ZFS型水力自动封孔煤层注水 器进行封孔。通过注水既可以降尘,又可以增加煤 体透气性,使游离瓦斯大量放散,消突效果好。 3巷道两帮挂耳抽放。在巷道两帮交错开挖 钻场,钻场间隔40 m,MK24型全液压坑道钻机打 钻,钻场布置上下2排6个钻孔,单孔深度40～50 m。控制巷道前方全煤层及外围5 m煤体,联接管 路抽放,降低掘进前方煤体瓦斯含量。该矿因煤层 透气性差,抽放效果不太理想。 37 2008年第1期 中州煤炭 总第151期 5 在工作面回采中的应用 11031工作面采用走向长壁采煤法,放炮落煤 工艺, DZ222型单体柱配合216 mΠ型梁支护,工 作面配风量800 m 3 /min。因煤层透气性系数小于 0120,钻孔塌孔严重,本煤层抽放效果较差。主要采 取了回风巷高位钻孔、 上隅角埋管抽放及工作面浅 孔注水等防突消突措施,回采中未发生过突出事故。 1高位钻孔抽放。利用回风巷上帮钻场进行 高位钻孔抽放。选用MK24型全液压坑道钻机打 钻,孔径 75 mm,布置钻孔6～8个,终孔孔位选择 从工作面回风巷往下30 m范围。终孔层位选取煤 层顶板上9～12 m处位于煤层顶板冒落带,岩石 裂隙发育 , 抽放效果最佳,瓦斯抽放浓度最大达 25。钻孔过煤段安装相应尺寸的钢管增加抽放效 果,孔口外端选用聚氨酯和水泥砂浆封孔进行抽放。 上隅角埋管抽放是解决工作面上隅角瓦斯超限的直 接有效方法,简便易行。 2工作面浅孔注水结合打超前排放钻孔。工 作面煤墙浅孔注水,既可以降低煤尘污染,又可以有 效地防止煤与瓦斯突出,通过应用,防突效果较好。 使用中,沿工作面煤墙每隔10 m呈双排三花眼布 置,深度6 m,上下2排孔分别控制顶煤和开采层, 注水压力选择210～310 MPa。在预测指标超限以 及煤厚区域,集中打超前排放钻孔深610 m ,方法 与掘进超前钻孔类似,安全保护距离控制在210 m, 可有效防止突出。 3本煤层瓦斯预抽。沿首采面回采巷道每隔 10 m向工作面布置抽放钻孔,进行瓦斯预抽。回风 巷钻孔煤粉出孔难度大,卡钻现象严重,工效低;运 输巷预抽钻孔效果稍好,抽放浓度达到510。受 煤层自然因素和其他因素影响,总体抽放效果较差。 6 煤矿防突消突工作重心及新技术 随着开采深度加大,煤与瓦斯突出己成为严重 制约何庄煤矿安全生产的主要因素。仅靠局部防突 消突措施很难保证安全生产,要达到安全高效,不仅 需要改进和加强局部防突措施,更需探索适合本矿 井的区域性防突最佳措施。 1确保“ 风量足、 断面够、 系统顺、 设施牢 ” 。 11031掘进断面小,巷道变形严重,通风管理难度 大。11001掘进中改用U29可缩性工字钢拱形支护 净断面816 m2 , 使用21815 kW局部通风机通 风,效果显著。掘进中选用222 kW以上功率的 局部通风机和 800 mm风筒更有利于通风管理,防 突设施工程质量需进一步加强。 2提高技术水平,调整抽放系统。掘进挂耳 抽放往往受封孔质量、 打钻技术等影响,抽放效果 差,需要加强技术培训、 改进打钻工艺、 提高封孔质 量,从而改善抽放效果。移动抽放系统因功率不足 造成孔口负压低、 抽放流量小、 真空度低,影响抽放 效果,急需增加井下抽放泵功率,达到系统匹配;矿 井远景规划要尽快建立地面抽放泵站,以满足安全 生产需要。 3推广应用防突消突新技术。①高位巷抽 放。首采面高位钻孔瓦斯抽放率平均仍低于25 , 效果差,属于 Ⅲ 类矿区。实施高位巷抽放代替高位 钻孔技术,可以使抽放效果显著提高。② 本煤层采 前预抽或边采边抽。抽放时间短、 钻孔工程量不足、 封孔质量差、 抽放系统不匹配和管理不到位是采面 抽放效果差的主要原因。需要通过增加钻孔工程 量、 提前预抽、 加强技能管理,保证封孔质量,改善抽 放效果。③开采邻近保护层、 穿层钻孔抽放。二1 煤层底板砂岩坚硬稳定,不易塌落,下伏20 m一7 煤层瓦斯含量低,不具突出危险性,煤岩层赋存特性 决定了联合布置回采二1和一7煤层是较好的防突 消突区域性措施。提前进行一7煤层工作面布置, 在专用抽放巷间隔布置钻场向二1煤层集中打钻预 抽瓦斯,时间不少于4个月。一7煤层回采后进行 二1煤层布置,通过向上覆二1煤层预抽,降低二1煤 层瓦斯浓度,下伏一7煤保护层开采后,二1煤煤体 发生膨胀变形,瓦斯压力降低,煤层透气性系数增 大,煤体强度加大,消除了突出危害。④ 区域性煤层 注水技术。工作面开采前采取回风和运输平巷同时 布置长钻孔进行煤层注水,增加煤的可塑性,可减小 工作面前方的应力集中,减缓煤体弹性潜能和瓦斯 潜能的突然释放,降低或消除煤层的突出危险性。 7 结语 煤与瓦斯突出矿井的工作重心是防突和消突, 选用适合本矿井的区域性和局部防突消突技术措 施,是保障矿井安全的重要环节。需要按照瓦斯治 理“ 先抽后采,监测监控,以风定产 ” 方针,强化基础 工作,达到“ 风量足、 断面够、 系统顺、 设施牢 ” 。推 广运用瓦斯治理新技术,全面提高安全管理水平,确 保矿井平安。责任编辑秦爱新 47 2008年第1期 中州煤炭 总第151期