综采放顶煤采煤法连.pdf

综采放顶煤采煤法连 火王作面 最 一佳 量 的 选 择 抚 J 顷矿务 局 龙 凰 矿 丛 宝 芝 【 摘要】 奉文着 重论 述 j抚 顺龙风矿 综采放 顶煤采煤 法注 氮防火I 作 面最 佳 风量 的选择 问题 。根据 煤矿 安全规程 的有 关规定， 并结合该矿 注氮 防火 I作 面的实际情况 ，制定 出最佳风 量的技术依据 ① 采 场及 I作 面 回风 道 的沼 气浓度 不许超过 1嘧；⑦ 注入 的氮气能 稳定地带 留在采 空 区内， 使氮 气 的泄 漏 量最少 ，采空 区 内氧含 量保 特 在l 0 啼以 下；⑦ 采 场 空问空 气中的 浮游煤 尘含 量 最 低；④ 采场 的氧含 量基本保特 在2 O 嘶， 在最 佳供 风量 的条件 下，给I作 面矿 I创 造 7适 宜 耐劳动 条件。 尤凤 矿是一座 开采近 8 0年 历史 的老 矿，是世 界上少有 的特厚 煤层 ， 其 特 点 是 ；井深 、 系统 复杂、地 压大、 瓦斯大、 发火频繁 、堞尘 爆炸指 数高 以及有 煤与瓦 斯突 出危险。 建矿 8 0 年来一 直沿用 倾斜上行 水砂充 填采煤 法，该 采煤法不但 工 序复 杂、工艺 落后 ，而 且给 安全生 产 带来 了相 当大 的 困 难。 尤其生产 水平进入 煤层 轴 部 开 采 以 来， 由于煤层赋 存条件 的变化 煤层 倾 角 变缓 ， 致使 回采工作面 内出现 由于充 填 不满而带 来的大面 积 悬顶 ，造 成 了瓦斯 积 聚和 自然发火等 安全 隐患 ．又 由于煤层 节 理发达 ，煤质 疏松易碎 ，空隙率大 ，吸氧 性强， 极易 自然发火 。发 火期只 有l 一3 个 月 个别层 幅发火 期仅为 l O 余天． 鉴于上 述原 因，考 虑到我矿 生产发 展和 安全条件 的提 高， 改革采 煤方法 已迫 在眉 睫， 势在 必行． 与此 同时，要 制订切 实可行 的防火 措施， 否则，新采 煤方法 难 以获得 成功。 按 照东北 煤炭 公司和 抚顺矿务局 领导 的指示， 从 1 9 8 8 年 1 1 月6 日开始 在 一5 2 0 m 水平纬采 放顶煤工作面 进 行 了注 氨防火 试 验 ，取得 了可 喜的效果 。 截 止 今 年 5月 底 ， 已连续 生产 l 9 7天 ，试 验采 区无 发 火 征 兆，保 证 了综采 面 的安全生产． 为 了进 行 注 氮防火试验， 从氧 气广至我矿井 下铺 设 了专用 注氮管路 ， 管线 总长 为1 4 3 0 0 m． 井 下铺设监 测 束管一 套，试验 区内设 置监 测 探头 l 2 个 ，测得试 验 数据 9万多个。 注 氮 防火技 术参 数较多，其 中工作面 通风强度 是一个 极为 重要 的参数 ，只有选 择 了台 理的 通风 强度 ，才 能 既保 证综采放 顶 煤工作面 的瓦斯 不超 限，又 同时 提高采 空 区的情 化 效果 ， 抑制采 空区 内遗 留漾炭 的 氧化 自燃 ，从而 达到 注氮防火 的 目的。 本 文着重探 讨综采 放顶煤采 煤法注 氮 防火工 作面最佳 风量 的选择 问题， 这将 为 台理的 确定通 风强度提 供技术 依据． 一 、试验 区概 况 龙 凤矿综 采放顶 煤工作面 位于井 田 中 部 一5 2 0 m水平， 开采 的煤层 是 一6 3 5 m 现 生 产水平 上部 的阶段 煤柱．该 工作面走 向 长 1 5 3 m ． 工 作 面 长3 0 m ， 可 采 煤 量 达 7 6 0 0 0 t ， 可采 期为 6 个月 。工作面采 用国产 MLT 1 ‘ ■ ■1 ，．一 ， 煤研I 维普资讯 一 l 5 0 型割 煤机采 煤 ， 工作 面 内 共 设 置 2 l 架 Z FS3 0 0 1 6 1 2 6 型开天 窗式 液压 支 架 ，靠 支架上部天 窗口放 煤 工作面 采高 为2 m。 放顶 煤高度 为1 8 m，控顶 距 为 4 5 m。 综采放顶 煤工 作面 共有 两 个 出 煤 系统 ，其一 是工作 面 前面 割煤，它 的出煤 方式 与普通综 采工作 面相 同；其 二是放 顶 煤出煤系 统， 位于工 作面 后部，通 过放顶 煤支架 的放煤 口将冒 落的 顶煤 回收到后部 运输机 运 出。 工作面推 进速度 为 1 m I d ， 日产 量 达 6 5 0 t 。 试验 区采 用U型通 风方 式 ．由 一5 7 0 1 “1 1 水平大 巷经溜 煤道上风 ，再经 八风颖槽 进 人工作 面，乏风 经 回风 顺槽与 相邻采 区的 回风汇 合，然后 进入 矿井 南翼 中部风井 ． 在 回风 顺 槽设 置调 节风 门 ，按 工作面所 需 的最佳风 量，进行人 工调 节风 量。试验 区 通风 系 统和注氮 管理 系 统以及束 管监 测系 统如 图 1所示。 图 1通风系统及监涮探头布置 在 工作面人 、 回风顺 槽 内分 别设置注 氮管路 ，并在注 氮管 内装 有监测束 管，通 过 束管把采空 区的气体 抽到地面 ，然后 由 分析 仪进行气体 分析 ，其 分析 数据 则由计 算机进行 自动处 理。 目前利用人 风顺槽注 氮管注 氮气， 回 风恻 管路作为备 用．在 采 空区 内沿走 向每 隔3 0 m设注 氮 口，连续注 氮， 试验 半年 来 巳注 八3 0 多万 立米氮气。 在 试验 区范围 内，有横贯 全 区的 旧巷 2 7条，并 有高温点 多处，存 在着随 时发生 自然发火的可 能性。试 验区 漏 风 较 为 严 重 ，漏风 通道纵横 交错， 四通八达 ，很容 易引起 自然发火。 综采 放顶煤 工作面注 氮 防火试验 半年 多 的实践证 明，注 氮 防火效 果是 明显 的， 切 实 保证 了综采 工作 面的安 全生产 ，共 累 计 生产 了原 煤 7万 吨，取得 了显 著 的经济 效 果 。 、注 氮防 火 工作面量佳风 量选 择的 技 术依据 众所周 知，矿井 通风、 瓦斯 和火 灾三 者 之间具 有 密切 的内在联 系 ，在 我矿 超级 瓦斯矿 井 的条件 下，如何 既 能保证 综采 放 顶 煤工作面 的瓦斯浓 度不超 限，又能 提高 注 氮防火 效果， 这是一个极 待解 决 的 课 题。我 们根据 煤矿安全规 程 的有 关规 定，并 结合我矿 综采放 顶煤采 煤法注氮 工 作面 的实 际情 况，制 定 出最佳供风量 的技 术依 据如 下 l、根据 煤矿 安 全规程 第 1 3 9和 1 4 0 条 的规 定，采 场及工作面 回风 道 的 沼 气浓 度 不许 超过 1叻； 2、注入 的氮气能 稳定地滞 留在 采 空 区 内，使氮气 的泄漏 量最少，采 空 区内氧 台 量基本保持在 l O 叻 以下 3、采场空间空气中的浮游煤尘含量 最低 ，不 因风 速过大而 使煤 尘飞扬，也 不 因风 速过低 ，而使 浮游的煤 尘 长时 间停 留 在 采 场 ； 4、根 据 煤矿 安全规程 第 1 0 4条 的规定，采 场 的氧 含 量基本 保持在 2 0 叻， 给工作面 矿工创造 适宜 的劳 动条件。 三、注氮工 作面量 佳风i与防火效果 及其 分析 l、工作面供凤量与采空区情化效果 ’ 】 ●r ， 。 l 一 维普资讯 之 间的关 系 为 了考察 工作 面供风 量与采 空区惰化 效 果 之 间 的 关 系 ， 我 们 利 用 设 置在 回风 顺 槽 的调节风 门进 行 了风 量调 节，风 量调 节 范 围为2 0 0 m ／ mi n 4 0 0 m。 ／ ml n； 与此 同时，通过 束管监 测探头 l 、 2 、6 号 、删 出 采空 区 的氮 气含 量，其测定 试验 结 果如 表 1 和 图2 所 示．除 此之外 ， 为了考 察采 空 区 内的注 氮 情化 效果 ，在 不同供风 条件下 嬲 定 了采 空 区内 各束 管探 头的 氧含量， 其 测 定 结果列于表 2 和图3 ． N 2 ％ 兰 ； Q m。 ／ mi D 图 3 风量与02 量变化 从 上 列表 内数据和 曲线看 出，注入采 空 区内的氮气能够滞 留在采空 区的椭球体 风量 与N 变化 表1 、 探 头号 监删探头N a含 量 风 琏 、 ＼ l 号i 2 号 6 号 2o 0 8 8． 3 7 89 ．3 7 93 ． 33 3o 0 9 4 ． 1 g4 ．4 2 96 ． 7 4 4 0 o 8 9 ． 1 2 J 8 9 3 9 f 9 3 7 5 风 量 与 O 变 化 表2 内， 向工作面 和 回风道 泄 漏 的氮气 量 较 少，采 空 区内最 高氮气 耋量达 9 6 7 4 嘶， 最低 值 为 8 8 ． 3 7 嘶 ； 采 空 区 内氧 含 量 均 低 于i 0 嘶， 最高值 为9 ． 0 2 嘶，最低 值为2 ． 4 7 嘶 。 从 图 2和 图 3曲线 申 明 显 看 出， 当 工 作面 的 供风量 为3 0 0 I l l ／ mi n 时 ， 采空 区 的氮气 泄谲量 为最低， 而 且惰化 效 果 最 好 。 2， 工作面 供风 量与采 场 瓦斯 浓度 之 间 的关 系 我 矿是高 沼 气 矿 井，采 掘工 作面 的 瓦 斯浓 度必须 符台 煤 矿安全 规程 的 有 关 规定 。综 采放顶 煤工 作面 的产 量较大 ， 因此瓦斯涌 出量也 相应地会 增加，如 在 液 压 支架 掩护板 上部瓦 斯浓度 超 限时 ，掩 护 板 与其 它金属或 坚 硬岩石等物体 碰撞 而产 生 的摩 擦火花就可 能导 致瓦斯爆 炸事 故。 我们 采用光 学瓦 斯测 定仪 直接测定 和取样 分析 两种方法 ． 分别在 液压掩护 支架第2 ， 1 0 ， i 8 架前掩 护板上部 i I ． 5 m高处 测定 瓦 斯 浓度 的变化， 同时还 测定了工 作面 回 M 流 中的瓦斯浓度 ，现将试 验 数据 列于表 3 ， 4 ， 5 和 图4 ， 5 ， 6 之 中。 3 ． - T- ， n - 维普资讯 叠 风 强 度 与 采 场 空 间 回风 流CH4 浓度 衰5 1 l 3 ‘ 5 6 7 8 9 1O 1 1 12 13 平均 0． 3 ● o 2 0．1 图 4 C H‘ 浓度与风 董关系 从表 3 看出，随着供风量的增加瓦斯 浓度降低，最高值只有0 ． 5 呖，其余 均 低 子1 呖．表4 和表 5 列举 的数据 表 明， 当 樊 风 量超过 3 0 0 mS ／ mi n 时， 除 了第 l 8架 个 别 涮点略高 于1 和 ，其余均低 子1 嘶； 当 供 风量降至2 0 0 ma ／ rai n 时，各测 点的 瓦 斯 浓度 普遍 超 限． 8，遥 风强度 与煤尘 含量的关系 在 采场有 效作业空 间范 围 内 ， 供 风 - 4 直 接 潮定掩 护板 - CH4 浓 度 与通风 墨度的关 系 衰 4 ． 、 、 4 o o mz ／ rai n 3 0 0 m ／ mi n 2 0 0 ma ／ 】 农度 ＼ 、 2 10 18 2 1 0 l a 2 1 O 1 O． 6 5 O． 6 1． 2 0． 8 1． 2 O ．9 O 8 2 ． 3 2 O． 8 O． 5 D． 9 5 0． 6 1． 0 1 ．1 0 o 2 ． 3 3 0． B 巾 ． 1． 1 O． 6 1． O 1 ． 2 1 ． 2 1 ． 4 1 ． 3 5 O ． 7 O ． 9 O ． 5 O ． B I I ．0 2 ． 1 1． 3 日 5 O ． 7 l O ． 5 6 O ． 8 O． 5 5 O ． 9 1 ． 2 l 2 1 ． B 5 6 O ． 6f O ． 8 1 ． 6 O． 7 O ． 6 0 ． 9 2 1 ． 7 1 ． B O 0． 4 51． 1 1． 2 O． 7 1． 1 1 ． 2 5 1 ．3 2 ． O 8 O ． 7 1． 2 1． 3 1． 1 1． 25 1 ． 2 1． 5 2． 丑 9 O． 6 5． 8 O． 9 O． 9 1． O 1 ． 1 1 O 2 ． O 1 0 O ． 61 O ． 9 1 ． O O． 8 O ． 9 5 1 ． 3 1 ． 1 1 ． 9 1 l 0 ． I O ． 6 5 1 ． 2 ． 6 0 ． 8 1 ． 1 0 o 9 2 ． 2 平均 O ． 6 8 ． 1 ． 1 0 ． 7 1 O ． 9 6 1 ． 1 5 1 1 4 t ． e 5 图 5 瓦斯浓度与风量的关系 量在3 0 0 r n 0 ／ mi n 的情 况下 ， 其采 场 空 间的 风 速变化 在0 ． 4 一O ． 5 m／ s 之间。在 这一风 速 条件下 ，通过我 们对割 煤，放 煤等不 同 工序 进行 了煤 尘含 量的实 际测 定， 结果证 明没 有 因风速 过 高而 引起煤尘 飞扬 ，也没 有 因风速 过低 而 引起 工 作面 的浮游 煤尘 长 时 间排 不 出来， 符合 煤 矿安 全规 程 有 关煤 尘方面 的规定． 测定结 果如 表6 和图7 所示 ． l ， v 3 3 3 4 4 3 3 3 3 3 2 2 2 2 O O O O O O O O O O O O O O 盯 ∞ 舡 5 2 5 2 2 3 2 3 O O O O O O O O O O 0 0 O O 宝 帖 惦 帖 ∞ 幢 帖 “ 坫 幢 O O O O O O O O O O O O O O ． 畦1- 1 ，J唧 j讣。。 ． 晕一 u． ．． 5 4 0 O 每一 u 维普资讯 ● ～ 、 风 量 4 0 0m0 ，mi n 3 0 0 m3 ，mi n 2 0 0 m s ／ 1 1 3 i n I 毫护板＼、、 CH ‘ ， ‘ 2集 1 0架 1 8 槊 2架 1 0架 l 8架 2 1 0槊 I 8絮 侧 点 1 0． O 1 0 ． Ol 0 ． 11 0． 0 5 0． 5 0． 10 0． 1 0． 2 0． 5 2 0 ． 0 2 0． 14 0 ． OB 0． G 8 0． 1 2 1． 0 0． 1 0． 2 0． 4 3 0． 0 2 0 ． 1 2 0 ． 2B 0． 1 0． 2 0． 4 3 0． 2 0． 4 0． 3 4 0． 08 0 ． 7 0． 04 0． 0 5 0． 2 0． 7 0． 2 0． 6 2． 7 5 0． O1 O． 7 0． 7 0． 0 5 0． 3 0． 7 4 0． 1 0． 6 2． 4 6 0． 22 0． 7 0． 7 0． 1 0． 2 0． 7 2 0． 1 1． 3 3． 0 7 0． 0 4 0． 1 4 0． 7 0． 1 0． 5 0． 5 0． 1 O． 8 0． 8 8 0． 08 0． 22 0 ． 7 0． 2 2． 0 0． 4 0． 1 3． j 0． 6 9 0． 05 0 ． 22 0 ． O 1 0． 1 0． 5 0． 5 0． 1 0． 9 1． 0 1 O 0． 0 4 0 ． 0 7 0 ． 2 0． 1 0． 5 0． 5 0． 1 4 0． 9 8 1． 0 平均 0 ． 0 55 0 ． 3 0 5 0 ． 5 5 0 ． 0 9 L 0 ． 5 1 1 0 ． 7 2 0 ． 1 2 0． 钒 1 ． 2 5 喀 U Q‘ m0 m 图 6 CI ti 与风量的关系 4、工 作面 供风 量与采 场气候条 件 的 关 系 通过实际考察澳 L 定表明，当工作面风 量在3 0 0 m3 ／ ml n 的情况下，测 得采 场 气 流的千卡它度为8 ～1 O me a l ，湿卡它度 为 4 ． 8 5 “ - - 8 ． 8 7 me a l ，采场 气候 条件 基 本 适 宜，矿 工对 工作面气 候 条 件的感 觉 是 比 较舒 适 的． 通 风量 与煤 尘含量的关 系 m ／ m3 衰 6 4 0 0ms ／mI n 3 Q oms ／mi n 2 0 0 ms ／皿 1 1 2 8 2I ． 4 6 8． 5 2 1 ● 1． 6 2O ． 1 1 ‘． 1 s 55 2 20． 2 7 O． 5 j 4 8． 7 26． 1 5 5． ‘ 5 1 8 j 2j． 8 5 0． 5 6 5 5． 3 23． 5 2 0． 3 4 0 1 21． 8 1 0． 8 8 8 8． 8 3 1． 5 3 5． 2 9 } 盯 ． 1 27． 8 2 3． 9 1 o 6 1 9 3 4． 3 3 0． 6 I 1 48． 3 3 8． 4 0 2． 3 1 2 3 3． 1 4 O． 4 B 6． 3 I 3 2 8 7 2 8． 9 4 0． 7 14 2 7． 6 2S． 6 3 0． 8 15 63- 2 3 2． 1 3 0． 6 18 5 1 ． 7 3 9． 4 3 3． 9 平 均 5 1 5 B 2 9 ． 1 4 3 ． 9 6 综 上所述 ，在我矿 综采放 顶煤工 作面 注 氮试验 的条件 下， 日产 量 在 5 0 0 8 0 0 t 时．工作面供风量定为 3 0 0 ms ／ m i n左 右 是合理 的，也是经 济的． 下 转 4 9 贾 唇 维普资讯 ● I ● 成事垃 的。我 们讲 想象，是 指建立 在客观 实 际 上 的 恕象 ， 是 指 勤 于 动 脑 的 事 前 想 象，绝对 不提倡什 么 事 后诸 葛亮 ”1 4、 提 高观 察 能 力。 煤 矿 安 全 规 程 大部分 条文，就是 要求指 挥者和 作业 者 要具 有较 强 的 观 察能 力 如 敲 帮 问顶 、 一 炮 三 检 、 有 疑 必 探 、 温 度 骤 高、 机 械 声 音异 常、煤 岩层 产状发 生变化等 等，都要 求我们击细 观察。我局建 井 三处 职I 寇 小平 ， 在井 下 冒顶 区打 带帽 顶 柱 ， 发 现 有 顶 板 下 沉 迹 象 ， 立 即 向 班 长建 议撤 人 。 当 班 长 带 领 六 名 同 志刚 撤 到安 全 地 点 不 到 十 分钟，施 I地 点的顶板就垮 落 下来 了我 矿 l 7 0 4 2 切艰 冒顶 ， 由 于个 别 同 志 的 及 时 发 现 ， 也 避 免 j一 场 重 大 伤 亡 事 故 。 目 此， 我们要 用“ 眼观 六路、耳 听方 来 要求 职‘、 干部提 高观察能 力，把事 故 消 灭在 萌芽状 态。 5， 要 做好 自主保 安还 必 须 冬 职 I 增 强 自我 控 制 的能 力 。 喜 、奄 、衷 、 尔 等 七情六欲 是人 的本能 ，我们每个人 在 不 同 的 时 期 、 不 同 的 环 境 下 ， 都 会 产 生 不 同 的情绪 。尤 其是下井 职I，如 果对这些 情 绪不能 自我调 节，不能 自我控 制，要做好 自主 保 安 是 不 可 能 的。 有 的人 在 高 兴 时 忘 乎 所 以， 苦 闷 时 一 蹶 不振 ， 烦 澡 时 草 木 皆 兵， 忧者见之 而忧， 喜者 见之 而喜f 急于 升井 、 麦 收 秋 收 、 生 产 条件 不 好 等 ， 这 些 都是 搞 好 自我 保 安 的大 致 ， 我 们 一 定 要 注 意 自 己 情 渚 的 变化 ，要 善于 自我 调 节、 自我 控制，把 情绪 转秽到如 何做好 自主保 岳 方 面 来， 避 免 因情 绪 紊 乱 而 导 致 事 故 的 发 生 。 这 里讲 的 提 高 几个 能 力 ， 都 是指 一般 能 力， 这 些 能 力 的 提 高， 将 受 到 两 个 条 件 的 制 约 ， 即 一 、 人 的 素 质 ； 、 环 境 、 教 育和实践。 目此 我们 要努力 创造好 的环 境 ， 进 行 切 实 有 效的 教 育 ， 在 实 践 中提 高 每 个 职I 自主保 安的素质 ，做 到人 人要安 全 ，人人会 安全 。 综上 浅析，搞 好 自主保 安是对个 人的 生命和 国家财 产至 关重 要的 问题，但 又往 扛 毒生 产任 务 紧张 、 个 人 思 想 不集 中 时 被 人 们所 忽视 。 因此 ，我 们要 大 声疾呼 人 人 都 应 经 常保 持 积 极 的 自主 保 安 意 识 ， 一 刻 也 不能 麻 痹 。 因为 这 是 每 个 人 的 需 要 ， 是 每 一个 家庭 的需要 ，是 国家社会 主义 四 个 现 代化 的 需 要 。 上 接 5页 l、注 入采空 区的氮 气能够较稳 定地 滞 留在 采空 区椭球体 内，在最 佳供风 量 的 情况下， 氮气泄漏 量最少，惰 化 效 果 最 好 ，采空 区 内氧含 量均在l 0 ％ 以下 ，有效 地 抑制 了采 空区 的自然发火 ，确保 了综采 放 顶煤 工作面的安全生 产． 2、采 场空 间及其 相邻 的通风 巷道 内 的空气 成分 符合 煤矿 安全规 程 的有关 规定 ，瓦斯浓 度一般 低于 1％。 3、在 最佳 供风量 的条 件下，采 场气 流中所 含煤尘量 不大，创造 了 比较舒 适的 气候条 件，从 而提 高 了矿工 的劳动 效率 并 保 障 了他们 的身心健康 。 半 年多来 的试验 证 明，我矿综采 放顶 煤 工作面注 氮防火效 果是显著 的，所 确定 的 工作面 最 佳风 量 是合理 的．但 由于我 们 的注 氮防火试验 刚刚起步， 今后仍须 继续 进 行验 证。 4 9 ．生 _- Ⅲ ■ 兰● 维普资讯