煤巷掘进工作面防治煤与瓦斯突出安全防护体系(1).doc

煤巷掘进工作面防治煤与瓦斯 突出安全防护体系 温世平 河南煤化集团焦作煤业公司,河南焦作454000 摘要论述了在煤巷掘进工作面防治煤与瓦斯突出的安全防护体系由单纯的/被动的防护0到/主动的控制防护0,把安全防护的/理念0向前推进了一步,提高到了新的阶段。 关键词煤巷掘进工作面;煤与瓦斯突出;安全防护体系;防突栅栏;防逆风装置 中图分类号TD713.3文献标识码B文章编号1003-496X201002-0034-03 1问题的提出 焦作矿区受地质构造的影响,是具有严重煤与瓦斯突出危险的矿区之一,现有的13对生产矿井中有10对为突出矿井。焦作矿区煤层瓦斯含量15 34m3/,t煤层瓦斯压力0.72.42M Pa。在长期的生产实践中,突出现象时有发生,迄今已达300余次,而发生在煤巷掘进工作面的突出高达80以上。随着矿井机械化程度的提高、生产能力的加大、开采水平向深部的延伸,瓦斯突出的危险性、频率和强度也在不断加大。瓦斯突出强度的增大,必然给煤矿的安全生产带来更大的风险,同时对煤矿的生产系统和安全防护提出更高的要求。1988年5防治煤与瓦斯突出细则6颁布实施,要求采用/四位一体0即预测预报,防突措施,效果检验,安全防护的综合防突措施。安全防护措施包括震动爆破、远距离放炮、防突反向风门、防逆风装置、压风自救系统、隔离式自救器、避难硐室等。自5防突细则6颁布后,虽然在生产过程中煤矿企业严格执行5防突细则6的各项要求,但还是发生了高达百次的低指标突出事故。在真正发生大型和特大型突出事故时,仅有上述的安全防护措施已不能保证安全生产的需要。如突出后逆风现象时有发生,矿井原先认为进风巷道的安全地点也变的十分危险,仅凭简单的防突反向风门、防逆风装置、压风自救系统、隔离式自救器已完全不能满足事故避难的需要。例如 2003年1月23日某矿25051下风道五切眼放炮时发生突出事故,突出煤650,t瓦斯5万m3,突出后逆风距离达300多m,逆风的高浓度瓦斯流造成在进风轨道上偏口休息的19人窒息伤亡;再如2001年5月16日1225某矿27011回风巷放炮时发生突出事故,突出煤量900,t瓦斯量9万m3,突出的瓦斯流从风机吸风口及风门底逆出瓦斯2040m3,逆风距离200多m;2005年8月23日某矿15051区段巷在放炮时发生突出事故,突出煤量2397,t瓦斯量23万m3,突出后逆风距离近400m。万幸的是由于机电设备管理到位,事故处理得当,没有发生更大的人员窒息伤亡和瓦斯爆炸事故。 事故虽然发生了,如何从事故中吸取经验教训,如何在现有防突技术不能完全控制突出事故发生的情况下,避免瓦斯突出诱导更大的事故灾难的发生成了一个重要的课题,有必要对安全防护措施进行 业化的管理,在2004年6月成立了抽采区、2008年成立通防管理部,完善了抽采的有关各项管理制度,矿井制定了月、季、年以及3年和5年的抽采规划,摆正了抽、掘、采的位置,严格做到/不抽不采0,并针对打钻进度、月度抽采率、年度抽采量,制定了奖惩激励机制,钻孔的成孔率和进度有了大幅度的提高。几年来瓦斯抽采率连年持续上升,尤其2007年后,通过技术改进,抽采率更是明显上升,目前采面抽放率已经达到80以上,矿井抽采率达到60以上。 作者简介任乃俊1964-,男,河北魏县人,大学学历,工程师,现任冀中能源张家口矿业集团安全副总经理。 收稿日期2009-07-15;责任编辑王福厚 34 煤矿安全T ota l424技术经验 完善。为有效地防止突出和控制突出,焦作煤业公司及各生产矿井高度重视,严格管理,并开展了大量的科研攻关和技术革新,防突栅栏、防逆风装置和防突风门等具有专利技术和焦煤公司特点的装置在安全防护中发挥着重要的作用。以此为基础,形成具有焦煤公司特点的突出综合防护技术,既煤巷掘进工作面突出安全防护体系。 2煤巷掘进工作面突出安全防护体系 以突出机理及瓦斯灾变运移规律为基础,针对焦作矿区的生产实际,提出了/风量足、断面够、系统顺、设施牢、不失爆0十五字的防突方针,研究和试验了几种防护措施。在没有能力完全避免突出的情况下,突出事故防护的目的在于如何变大突为小突,变瓦斯涌出量大为瓦斯涌出量小、变突出时的巨大冲击波为缓慢释放的可控小型冲击波,变突出时影响较大的生产地区为影响小区域的生产地区,把突出掌握到可控的范围内,以至于突出后对生产系统及人员安全的威胁降到最小可控的程度。 2.1/本质安全型0通风系统 突出矿井要建立安全可靠的/本质安全型0通风系统既平时能为矿井生产提供所需要的风量,良好的风质和稳定的风向,灾变时又能保证通风系统安全、可靠,经得住灾害的冲击,能将灾害限制在最小范围之内。此通风系统除满足一般矿井通风系统的要求外,还必须满足以下要求要保证突出危险的掘进工作面有独立的进、回风巷,回风巷必须直接与采区回风上下山或总回风连通,其连接巷道口应与风流方向顺交,两口之间的距离不得5 m;矿井通风系统要简单,控风设施要少,风流要稳定,回风巷严禁建筑任何控风设施,经常保持回风巷畅通无阻;采区回风上下山要直通矿井或水平总回风,应避免采区回风上下山弯曲绕巷布置等。同时要保证回风有足够的断面。 总的来说就是/风量足、断面够、系统顺0,使通风系统最优化。通风系统最优化是一切防护的关键之所在,离开通风系统的合理、可靠,什么防护措施都难起关键作用。 2.2反向风门 突出危险掘进工作面的进风侧必须设置2道以上坚固的反向风门,反向风门的墙垛可用砖和混凝土建筑,嵌入巷道周边深度,岩石巷不得0.2m,煤巷不得0.3m;墙垛最小厚度不得0.8m;靠近工作面一侧的墙垛必须用水泥沙浆砌筑,另外的风门墙可用白灰沙浆砌筑。穿过墙垛的风筒必须是装有防逆风装置的铁风筒。反向风门门板的厚度不得 50mm,并用2根N50mmN50mm以上角铁穿带,风门墙垛若有水沟穿过时,必须建立反水沟或设防逆风拍门。焦煤公司的突出危险性较大的掘进工作面一般建设3道防逆风反向风门。 2.3防突栅栏 防突栅栏的主骨架用不小于14号槽钢焊接,网孔[200mm20mm;主骨架上铺的挡网,用\56 mm的圆钢焊接,网孔[50mm50mm。防突栅栏必须牢固地固定在巷道顶板的锚杆上,且采用\ 520mm的圆钢连接,连接装置必须牢固可靠,防突栅栏与巷道底板的夹角呈45b60b。防突栅栏在掘进工作面有人作业时,处于常开状态,当放炮或采取其他防突措施如水力冲孔等掘进工作面无人员时要把防突栅栏处于关闭状态。堵封住掘进工作面的全断面,第一道防突栅栏安设距掘进工作面30m,第二道防突栅栏安设距掘进工作面50 m。一旦发生突出事故,第一道防突栅栏可以有效地阻挡突出的煤炭,突破第一道防突栅栏的煤炭又被第二道防突栅栏阻挡,进而控制突出煤量,减小突出强度。例如2009年5月15日某矿16021回风巷在采取水力冲孔防突措施时发生突出事故,突出煤量为470,t突出瓦斯量为4.2万m3。抛煤距离为97.6m。第一道防突栅栏以里除突出的气道外充满了突出的煤炭。防突栅栏也由于突出煤的冲击作用而变的弯曲变形,起到了明显的阻挡突出的作用。还有多起突出事故均能证明,防突栅栏在减少突出煤量,控制突出强度中起到非常明显的作用。 2.4逆风的预防 突出后逆风的预防更是一个难题,焦煤公司的科技人员研制了防逆风装置,如图1所示。其原理是当发生突出事故,在极短的时间内防逆风装置立即动作,将突出动能控制在一定区域内,减小粉煤瓦斯流冲击波波及范围,防止通风系统遭到破坏,有效地控制巷道风流逆风。 突出防逆风装置由高浓度沼气传感器、冲击波传感器、信号处理装置控制器、墙体、木结构风门、操作箱、执行机构、高压风管路组成。巷道掘进施工放炮或水力冲孔期间,一旦发生突出或瓦斯浓度超过设定值时,设置在掘进工作面的高浓度沼气传感器和冲击波传感器接收到信号后,将信号传输给信号处理装置,指示该装置执行机构迅速动作,关闭防逆风风门,对瞬间涌出的大量瓦斯和冲击波 35 技术经验煤矿安全2010-02 图1 掘进工作面瓦斯突出防逆风装置示意图 进行缓冲和限制在一定范围。冲击波传感器应安装在两道防突栅栏之间的巷道断面上部中间并固定牢固。高浓度沼气传感器应设在防突栅栏外1020m 处。防逆风装置应设在掘进工作面专用回风口以里510m 处。发生突出防逆风装置启动后,不得随便打开防逆风风门,必须经过通风稀释瓦斯,待瓦斯浓度达到允许值时方可打开防逆风风门。正常情况下掘进工作面有人工作时必须关闭防逆风风门的 保险装置,以防装置误动作而发生不必要的事故。焦煤公司防逆风装置自2007年开始普及安装到突出危险性较大的掘进工作面后,至今共发生掘进工作面突出事故21起,防逆风装置均能正常动作,没有再发生过突出逆风及伤亡事故。其中经过防突栅栏的阻挡作用,突出煤量最大475,t 瓦斯量最大4.2万m 3 。防逆风装置安装示意图如图2所示。2.5 其他安全防护措施 图2 掘进工作面瓦斯突出防逆风装置安装示意图 震动爆破、远距离放炮、避难硐室、压风自救系统、隔离式自救器等按5防突细则6的要求设置和管理。3 结 语 焦煤公司的安全防护体系由单纯的/被动的防护0到/主动的控制防护0,把安全防护的/理念0向 前推进了一步,提高到了新的阶段,也对以后的突出安全防护的研究提出了新的发展方向。尽管此项安 全防护体系还不尽完善、还有许多需要改进的地方,但在现有的突出煤层开采技术条件下,实施此项防护体系,均能在实践中起到明显的效果。此项作法适合所有严重突出煤层开采的煤矿的借鉴。 作者简介温世平1965-,男,河南孟州人,高级工程 师,长期从事通风管理和技术管理工作。 收稿日期2009-07-22;责任编辑王福厚 36煤矿安全 T ota l 424 技术经验