浅谈矿井深部开采存在的问题及其对策.pdf

总第 1 5 0期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 2 7 9 8 ． 2 0 1 2 ． 0 2 ． 0 2 3 浅谈矿井深部开采存在的问题及其对策 刘明坤， 冯书杰 河南煤化集团 鹤煤公司， 河南 鹤壁4 5 8 0 0 8 摘要 河南煤化集团鹤煤公司前身为鹤壁矿务局 ， 大部分矿井开采一超过 5 0 a ， 正逐步向深部延伸， 原生 块段开采逐步向一8 0 0 m水平延深， 无论是复采还是深部开采， 客观条件都出现了新的特点， 针对存在的安 全问题， 采取了一些切实可行的安全管理和安全技术措施 ， 从而实现了安全生产。 关键词 复采工作面； 深部开采； 技术措施； 安全生产 中图分类号 T D 8 2 3 ． 8 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 ． 2 7 9 8 2 0 1 2 0 2 ． 0 0 5 2 ． 0 2 1 复采工作面安全生产存在的问题 2 深部开采存在的安全生产问题 1 复采给安全生产带来 的首要问题就是水 害。由于鹤煤公司历经多年原生开采 ， 浅部采 空区 较多， 地表产生个别裂缝， 大气降水可能沿裂缝及沿 松动的顶板渗透下来。原生块段开采时所设的防水 煤柱能够起到防突水 的作用 ， 但是由于工作面开采 后采空区顶板垮落， 防水煤柱承受压力大， 煤体松 软， 其隔水的作用较差。从而造成上部水源沿煤柱 渗透至老空区 ， 给局部地段特别是老巷道创造了积 水条件 ， 形成老空水 ， 当复采工作 面与其相沟通 时， 就有可能发生突水事故。另外， 由于煤层赋存不稳 定 ， 有的块段原生开采于 2 0世纪 7 O _8 0年代就 已 停采 ， 加上原始 资料遭 到破 坏， 现存个别 资料 不完 整 ， 给防治水害管理带来了一定难度。 2 其次 ， 复采给安全生产带来 的问题是顶板 管理难 。鹤煤公司主采层煤为二 煤 ， 煤厚平均 8 m 左右， 受煤层赋存及煤层倾角条件限制， 采煤方法采 用 走 向长壁后退式 型梁网下炮采放顶煤采煤法 或走 向长壁综采放顶煤采煤法 ， 顶板管理采用全部 垮落法。复采块段煤层多是由于原来 回采工作面由 于地质构造复杂、 断层较 多及 2 0世纪 7 0 8 0年代 生产技术水平相对落后的原因遗留下来的煤柱。在 煤巷掘进及工作面 回采过程 中会经常遇到断层、 采 空区及老巷道 ， 煤层易出现松软片帮 ， 增加 了顶板管 理的难度 。 3 复采给安全生产带来 的另一问题是 瓦斯 局部积聚。鹤煤公 司复采工作面处于低 瓦斯 区， 但 是复采块段工作面临近采空区， 老巷较多 ， 加上受地 质和煤层赋存条件影响， 瓦斯积聚的可能性比较大。 5 2 随矿井开采水平的逐渐下延， 上覆岩层重量大， 形成的支承压力也较大 ， 顶板来压时， 巷道容易出现 底臌现象 ， 巷道变形严重大大缩短 了巷道的服务年 限。同时瓦斯含量及瓦斯压力逐步增加 ， 防突工作 压力逐步加大。 3 解决复采工作面安全问题的对策 3 ． 1 防止复采工作面水害的对策 复采工作面发生水害的条件及其原 因 复采工 作面发生水害的条件主要就是采空区积水， 一旦掘 透， 即造成较大的透水事故， 并可能伴有硫化氢、 二 氧化碳和沼气等有毒有害气体涌出。复采工作面发 生水害的主要原因有水文地质情况不清， 缺乏必要 的图纸资料 ； 对采掘工程接近积水区， 不预先探水放 水 ， 违反规程盲 目施工 ； 积水地带位置测量的资料不 全 ； 采掘工程平面图未及时更新或测量有误等。 3 ． 1 ． 1 组 织措施 1 组织专人对探水点或淋水地点进行观察 ， 并记录变化情况 ， 分析 比较 ， 如有明显变化 ， 不得继 续作业。 2 要求井下职工熟悉透水预兆， 集 中职工进 行学习培训 ， 发现突水征兆时 ， 立即停止作业报矿调 度室 ， 撤出作业 区域人员。 3 制定切实可行的探水制度 ， 并坚持 “ 预测 预报 ， 有疑必探 ， 先探后掘 ， 先治后采 ” 的探放水原 则 。 4 对井 田范围内的采空区要详细进行调查 ， 并将调查资料及时绘在进上下对照图中， 详细标明 采空区分布范围和积水数量 ， 并划出采空区警戒线。 收稿 日期 2 0 1 1 1 2 - 0 9 作者简介 刘明坤 1 9 8 2一 ， 男， 河南鹤壁人， 助理工程师， 从事安全管理工作。 2 0 1 2年2月 刘明坤等 浅谈矿井深部开采存在的问题及其对策 第2 1卷第2期 3 ． 1 ． 2技 术措施 1 探 水法确定。探放水 是解 除水 害威胁 的 最主要措施 。由于复采工作面采空区积水水源往往 来 自于老空水 ， 故采用分段下行探水法最为合适 ， 这 种探放水方法可以把高水头的积水分为若干段 ， 从 上而下依次探放 ， 每次探放把水头高度 能控制在安 全限度 以内。 2 探水 眼的布置。探水 眼的布置根 据实际 情况 ， 必须根据工作面煤层厚度 、 倾角大小、 巷道与 顶底板及采空区的关系是巷道还是上下 山等具体情 况来确定 。如煤层在 2 m以下 ， 倾角较平缓时 ， 探水 眼可 以用简单 的方法布置 ， 即在巷道 中间布置一个 与顶底板平行 的眼 ， 另外 在两帮各布置一个与煤帮 成 4 5 。 的眼 ， 以控制 从两 帮透水 的可 能 ； 在 厚煤 层 中， 如果巷道是沿顶板送时， 则探水眼布置要探明正 前方及两帮有无老空水 ， 如果巷道是沿底板掘进时， 探水眼则必须是既要探 明正前方 包括两帮 的情 况 ， 又要探明前上方 包括两帮 有无老空水存在。 3 掌握安全超前距 离。根据防治水规定 ， 探 放老空积水的超前距 ， 应根据水压 、 煤 、 岩层厚度和 强度及安全措施情 况确定 ， 必须深入参考这些情况 来规定探水工作面的超前距离。但最小水平钻距不 得小于 3 0 m， 止水套管长度不得小于 1 0 m。 4 探放水 。探放水时必须清理巷道 ， 挖好排 水沟 ， 探水钻孔在低洼处时必须配备 与探放水量相 应的排水措施 ， 确保排水 管路 畅通 。测量和防探水 人员必须亲临现场依据设计， 确定主要探水孔位置、 方位 、 角度 、 深度及钻孔说 明。 3 ． 2 复采工作面的顶板管理对策 复采工作面发生 冒顶事故在管理上存在的主要 原因 违章作业 ， 作业过程 中马虎大意等 。顶板管理 是复采工作面安全管理的重点 ， 必须采取强有力 的、 切实可行的管理措施 ， 解决煤矿复采 工作 面的顶板 安全管理问题。 3 ． 2 ． 1组 织措施 1 成立 由矿 主要 领导为组长 的复采工 作面 顶板安全管理小组。 2 定期组织有关人 员分析每个复采工作 面 的初次来压和周期来压 时间规律 ， 并制订 出初次和 周期来压的安全技术措施 。 3 严格放顶作业程序 ， 落实安全措施 ， 工作 面放顶时必须审批 ， 并 由安监人员 、 区队负责人到现 场跟班盯岗， 落实安全措施。 4 定期组 织顶板专项安全 检查 ， 杜绝 空帮 、 空顶作业， 每班上班前必须认真检查后路支护情况， 加强后路维护， 严格按规程作业。 3 ． 2 ． 2技 术措施 1 严格执行“ 敲帮问顶” 制度， 班组长要全面 检查 ， 确认安全后方可作业 。 2 杜绝工作面单体柱初撑力不符合规程要 求， 放炮前支柱进行二次补液， 确保初撑力达到 9 0 k N。 3 工作面初采时切割沿顺 山方 向打一排顺 山 棚 ， 抬棚材料使用直径 2 0 0 m i n 、 长 2 0 0 0 i n i n的两面平 圆木配单体柱支护， 一梁两柱， 打柱时要挖 1 0 0 m l n 的 柱窝， 抬棚必须接梁 ， 并挂好防倒链。 4 过煤质松软 、 破碎带、 断层和老塘时 ， 减少 装药量 ， 必要时手镐落煤 ， 及时铺网导棚支护顶板。 3 ． 3 复采工作面瓦斯局部积聚的对策 复采工作面造成瓦斯集聚的主要原 因 局部通 风机停风、 工作面穿透老塘 、 工作面通风设施遭到破 坏 、 风量不足 、 长距离送巷等。 1 制定 预防复采工作面瓦斯集聚的安全管 理措施 。 2 加强通风系统管理 ， 严禁 串联通风和有循 环风现象。 3 加强局部通风管理。局部通 风机必须有 专人负责 ， 确保风机不 间断运转 ， 一旦风机停风 ， 要 立 即撤出人员 ， 恢复通风后 ， 首先要检查 瓦斯浓度 ， 无危险后方可恢复生产。 4 加强 工作 面风筒 管理 ， 风筒不 得 出现气 结 、 破 口等现象 。 5 防止煤巷 、 独巷太长 ， 要按 照局扇 的通风 能力进行送巷 ， 独巷过长的掘进巷道 ， 要加强全巷道 的瓦斯检查， 发现瓦斯集聚地点， 要立即处理。 4 解决深部开采存在的安全生产问题的对策 4 ． 1 采掘工作面顶板压力大巷道变形严重对策 深部开采的顶板及煤层压力增 大， 主要是 由于 原岩应力大小受到影 响， 同时影响采面围岩 的支承 压力 ， 导致支架载荷增加 ， 出现顶板垮落。 1 深部开采工作面 ， 必须根据不同的地质条 件 ， 选择最优开采方法 ， 从而减少支护载荷值 。 2 在压力特别大的工作面， 可选择改变作业 形式及劳动力组织形式 ， 以便加快 回采速度。 3 根据不同的工作面选择不同的支护形式 和支护规格 、 缩小 U 3 6棚距。马头门、 井底车场 、 变 电所 、 水泵房及井底水仓等重要硐室， 积极和各大院 校合作采用先进的特殊支护方式。 4 根据 地质资料合理选择开拓巷道布置层 位 ， 以减少 回采对开拓巷道的影响， 增加主要巷道的 服务年限。 下转第5 8页 5 3 2 0 1 2年 2月 张铭 浅析光干涉甲烷测定器使用 中零位漂移 第2 1卷第2期 室内的压强就越高 ， 干涉条纹向左漂移越大。反之， 温度越低条纹向右漂移越大。 空气室漏气 漏进空气室的气体折射率如果比 空气的折射率大， 仪器条纹向左漂移； 反之向右漂 移。漂移的大小取决于漏进空气室的气体的折射率 和浓度大小。 瓦斯室及瓦斯室前端测量气路不 畅通或堵 当 进行检测时 ， 由于瓦斯室及瓦斯室前端测量气路不 畅通或堵 ， 造成气室内的气体抽出的多进入 的少或 者根本不进气 ， 此时瓦斯室产生负压 ， 干涉条纹向左 漂移。由于瓦斯室前端测量气路不畅通或堵 ， 当受 外界温度和压力的变化影 响， 由于瓦斯室内随温度 变化而产生的压强不能与外界平衡 ， 仪器条纹 向右 漂移。温度越高 ， 条纹向右漂移越大。 瓦斯室及瓦斯室前端测量气路漏气 漏进瓦斯 室的气体折射率如果比空气的折射率大， 仪器条纹 向右漂移 ； 反之向左漂移。漂移的大小取决于漏进 瓦斯室的气体的折射率和浓度大小。 光干涉甲烷测定器 的灵敏度很高 ， 很容易因受 到外界环境 的影 响， 造成仪器零位漂移。在使用中 应搞清 楚 ， 在工 作地 点什 么情 况 下 向右 移动 跑 正 ， 移 动多 少； 而又在 什 么情况 下 向左移 动 跑 负 ， 移动多少； 是气路漏气还是仪器维修存在问 题 。只有将这些情况搞清楚 ， 才能将问题解决。 2 零位漂移排除方法 仪器在使用当中， 只要能找到产生零位漂移的 原因， 采取相应措施 ， 即可将零位漂移排除。可采取 以下方法排除 1 检查更换盘形管 ； 2 及 时检查维护气路 系统 ， 保证气路 畅通 、 不漏气 ； 3 清洗和更换气室 ， 保证瓦斯 室与空气室不 串气 ； 4 在维修 、 组装仪器 时， 及时更换不合格 的 组件， 注意安装组件时要装平 ， 拧螺丝要用力均匀 ， 避免产生空隙和向应力； 5 定期对专职瓦斯检查员进行培训 ， 及时更 换药品， 正确熟练使用仪器。 3 结语 总之 ， 只有熟悉仪器的基本性能， 熟练掌握仪器 操作技巧 ， 才能更好地发挥仪器的作用 ， 对于煤炭生 产、 矿井安全所起到的经济与社会效益无疑是巨大 的。 [ 责任编辑 王伟瑾] 上接 第 5 3页 4 ． 2 瓦斯治理及防突对策 1 提前预抽瓦斯， 达到规定的预抽率。在进 一 步抓好本煤层抽放 的同时， 下大力气推广应用高 位水平孔抽放、 高抽巷等行之有效的抽放新工艺、 新 技术， 为采掘工作面瓦斯治理奠定基础。 2 积极采用大直径钻孔排放工作措施 ， 减少 落煤瓦斯涌出量 。 3 加强采面上 、 下 隅角瓦斯工作管理。采面 上隅角采取充填物封堵 、 导风帘和安设抽 出式风机 等技术措施 ； 采面下隅角设置风障和做好下 出 口超 前 ， 减少采空区漏风 ， 降低采空区瓦斯涌出量。 4 加强瓦斯监测系统管理 ， 做到经常检查 ， 严 格按技术要求标校 ， 确保监’狈 0 数据准确 ， 断电灵敏可 靠， 断电范围符合规定。 5 建立防治瓦斯重点工作面隐患排查制度， 建立专门的隐患排查及处理台账。 对排查出的瓦斯 问题 ， 矿要成立由生产 掘进 、 安全 、 通风 防突等部 门人员组成的重点工作面瓦斯治理工作组 ， 落实责 任 ， 分班现场盯岗 ， 确保安全生产。 58 6 充 分认识 目前 即将来瓦斯 问题 的客观现 状 ， 加强对瓦斯治理办法和措施的不断研究 ， 积极研 究推广防止瓦斯新技术 、 新工艺 ， 努力提高瓦斯治理 技术水平， 为矿井安全高效生产创造良好条件。 7 加强防突头面的瓦斯地质工作 ， 做好经常 对现场观测记录、 上图和分析 ， 指导工作面采取针对 性的防突技术措施 ， 在煤层变化的地段 和遇地质构 造等异常情况下， 要制定非常措施， 以确保安全生 产 。 8 切实落实好防突工作面“ 四位一体 ” 的综 合防突措施 ， 从预测 、 措施、 效检和安全 防护等各个 环节 ， 落实人员、 落实责任 ， 确保各项技术管理措施 的贯彻执行。 9 必须认真贯彻执行 防治煤与瓦斯突出细 则 规定， 在采掘工作面遇到地质构造区域、 采掘应 力迭加的区域和发现明显突出预兆等异常情况下 ， 要直接采取针对性防突措施， 切实做到防范于未然。 [ 责任编辑 王伟瑾]