煤礦發(fā)展中“一通三防”技術(shù)

1、煤礦發(fā)展中“一通三防”技術(shù) 1概況 淮南礦業(yè)集團謝橋礦位于淮南潘謝礦區(qū)西翼，于1997年5月投產(chǎn)。按照集團公司的發(fā)展戰(zhàn)略方針，為建設(shè)安全高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井，謝橋礦通過高定位技術(shù)改造，計劃分“三步”實施發(fā)展目標，于2008年達到800萬t。礦井現(xiàn)開采第一水平為-610 m，標高為-440-720 m，進行上、下山開采。主采煤層c13-1、c11-2、b8均為高瓦斯煤層，其中c13-1煤層為突出煤層。c13-1煤層采用綜采放頂煤一次采全高回采工藝，c11-2、b8煤層采用綜采一次采全高回采工藝；掘進采用綜掘和炮掘工藝。隨著開采強度的加大、開采深度的延深及礦井年產(chǎn)量逐年上升，礦井瓦斯含量和瓦斯涌出量

2、明顯增大，采掘工作面瓦斯超限頻繁，煤層突出危險性、自然發(fā)火危險性依然存在，嚴重制約了礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效能力的發(fā)揮。為此，針對謝橋煤礦近幾年的“一通三防”技術(shù)問題進行了經(jīng)驗總結(jié)和技術(shù)分析，提出技術(shù)攻關(guān)方向，為確保礦井實現(xiàn)持續(xù)高產(chǎn)高效發(fā)展目標提供技術(shù)指導。 2“一通三防”技術(shù) 2.1通風技術(shù) 礦井原設(shè)計年產(chǎn)量400萬t，通風系統(tǒng)為兩翼對角式，工業(yè)廣場區(qū)矸石井、副井進風、主井輔助進風，東、西兩翼風井回風。各采區(qū)獨立通風，采煤工作面采用“u”形通風方式，掘進工作面采用壓入式局部通風機通風，局部通風機實現(xiàn)“三專兩閉鎖”，局部通風機功率從11 kw、28 kw上升到2×18.5 kw、2×

3、;22 kw、2×30 kw、2×55 kw，專用局部通風機與備用局部通風機能在520 s內(nèi)實現(xiàn)斷電自動切換。因礦井產(chǎn)量快速提升，礦井的通風系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，現(xiàn)正在進行礦井東、西翼通風系統(tǒng)的改造，將新增通風巷道11 700 m，更換東、西翼風井通風機，西翼通風系統(tǒng)改造工程計劃在2007年底完工。 2.2瓦斯治理技術(shù) 礦井瓦斯治理由局部治理向區(qū)域治理轉(zhuǎn)變，治理技術(shù)由單一方法向綜合方法轉(zhuǎn)變，以風排瓦斯為主向抽瓦斯為主轉(zhuǎn)變，現(xiàn)以1242(1)工作面為例介紹如下。1242(1)工作面為西一c11-2組采區(qū)4階段，且為c11-2煤層首個解放層開采工作面，上下順槽均采用錨網(wǎng)支

4、護，工作面可采走向3 000 m，傾向長240 m，割煤采用mg300/700wd/3.3型采煤機，液壓支架為zz6400/17/35型，采用大截深多循環(huán)的生產(chǎn)方式，截深0.8 m，采高2.6 m，計劃日產(chǎn)量7 000 t左右，預計瓦斯涌出最達30 m3/min，瓦斯來源于本煤層及被保護層1242(3)工作面，工作面配風2 300 m3/min。 2.2.1本煤層瓦斯治理技術(shù) (1) 尾抽巷埋管抽放 為解決1242(1)綜采工作面初放期間瓦斯問題，設(shè)計1條尾抽巷：外錯1242(1)上順槽6 m，沿c11-2煤層走向施工60 m，利用上順槽臨時抽放系統(tǒng)2be1303泵抽放，1242(1)綜采工作

5、面上順槽退尺15 m尾抽巷開始發(fā)揮作用，上順槽退尺89 m尾抽巷失去作用，瓦斯抽放量在0.450.87 m3/min之間，日產(chǎn)量平均4 200 t左右。 (2) 頂板走向鉆孔抽放 初放期間，在上順槽離工作面50 m位置施工鉆場，鉆場內(nèi)施工8個頂板走向鉆孔，考慮到初放期間工作面基本頂不易垮落，必須降低鉆孔層位，鉆孔終孔離煤層頂板高度8 m左右，抽放采空區(qū)頂板離層帶瓦斯，利用上順槽臨時抽放系統(tǒng)2be1303泵抽放頂板走向鉆孔瓦斯，瓦斯抽放量平均1.5 m3/min。初放之后，在上順槽工業(yè)廣場鉆場向后每隔60 m施工1個鉆場，鉆場設(shè)計8個鉆孔，考慮到初放以后采空區(qū)“三帶”已形成，必須提高鉆孔層位，鉆

6、孔終孔離煤層頂板高度1618 m左右，抽放采空區(qū)裂隙帶瓦斯，利用上順槽臨時抽放系統(tǒng)2be1303泵抽放頂板走向鉆孔瓦斯，瓦斯抽放量平均1.5 m3/min；從5#鉆場施工開始提高鉆場層位，鉆孔瓦斯抽放量平均4.0 m3/min；6#鉆場由地面新的永久抽采系統(tǒng)抽采鉆孔瓦斯，瓦期抽放量達20 m3/min。礦井工業(yè)廣場建有永久抽采瓦斯泵房，2004年經(jīng)改擴建，現(xiàn)共有5臺抽采泵：2臺2be13551db3型抽排泵，額定流量70.583.6 m3/min；1臺2be15051bg3型抽排泵，額定流量131152 m3/min；2臺2bef72型水環(huán)真空泵額定流量483 m3/min，新、老泵房能分開抽

7、放。 (3) 上隅角埋管抽放 在上隅角預埋2趟10寸管路，每趟10寸管路隔30 m撥支管，交替預埋上隅角充填垛內(nèi)，利用上順槽臨時抽放系統(tǒng)2be1303泵分別抽放2趟10寸管路瓦斯，瓦斯抽放量平均3 m3/min。 2.2.2上鄰近層瓦斯治理技術(shù) (1) 地面鉆孔抽放 為消除1242(3)綜放工作面突出危險性，防止1242(3)綜放工作面瓦斯大量涌向1242(1)綜采工作面，確保1242(1)綜采工作面正常開采，在1242(1)綜采工作面對應的地面位置沿走向1 400 m范圍內(nèi)布置5個鉆孔，鉆孔位于1242(1)綜采工作面中部，孔間距300 m，地面1#鉆孔距切眼50 m，抽采瓦斯71.3萬m3

8、，沿走向抽采長度138 m，平均抽采量13.15 m3/min；地面2#鉆孔抽采瓦斯15.8萬m3，沿走向抽采長度44 m，平均抽采量3.97 m3/min；地面3鉆孔內(nèi)下聚乙烯抽采瓦斯3.3萬m3，平均抽采量1.16 m3/min；地面4鉆孔抽采瓦斯57.9萬m3，沿走向抽采長度135 m，平均抽采量6.4 m3/min；地面5鉆孔抽采瓦斯54.2萬m3，沿走向抽采長度300 m，平均抽采量4.14 m3/min。(2) 底抽巷、穿層孔抽放在1242(1)綜采工作面中部，距c13-1煤層26 m位置施工底抽巷，在底抽巷施工穿層鉆孔，抽采c13-1煤層瓦斯，現(xiàn)1242(1)綜采工作面未回采到底

9、抽巷位置，底抽巷、穿層孔未發(fā)揮抽采作用。地面鉆孔未發(fā)揮抽采作用的區(qū)域，在1242(1)綜采工作面上風巷施工穿層孔和傾向短孔：穿層孔單孔抽采量大流量6.27 m3/min，平均1.9 m3/min；傾向短孔單孔抽采最大流量2.27 m3/min，平均1.38 m3/min。 2.3防火技術(shù) 礦井有灌漿、注氮防滅火系統(tǒng)，東、西風井有灌漿站，工業(yè)廣場區(qū)有注氮車間，系統(tǒng)管路敷設(shè)到各地點。在有自燃傾向的采煤工作面上隅角進行預防性灌漿、下隅角進行預防性注氮，采煤工作面過異常區(qū)、掘進面高冒區(qū)采取針對性措施。下面以1201(3)綜采工作面為例介紹防滅火技術(shù)。 1201(3)綜采工作面為西c組上山采區(qū)東翼0區(qū)段

10、采面，下順槽沿1211(3)工作面采空區(qū)掘進，與1211(3)下順槽中間凈煤垛為4 m，工作面走向長842 m，傾斜長93.7 m。煤層傾角約13.5°左右，平均煤厚4.38 m，煤層穩(wěn)定，但局部有煤層變薄帶。煤層直接頂是泥巖及132煤構(gòu)成的復合頂板，直接底為泥巖。煤層具有爆炸性和自然發(fā)火性，自然發(fā)火期為36個月。1201(3)工作面開采初期因上下風巷壓力過大，巷道變形嚴重，造成工作面移架困難，開采過程中丟頂、底煤嚴重，采空區(qū)遺煤總厚約2.5 m，工作面co濃度一直較高。從回采到收作采取了綜合防火方案，應用了新型防滅火材料，效果非常明顯。 2.3.1合理調(diào)整工作面通風系統(tǒng) 一方面以上

11、隅角瓦斯不超限為原則，合理配置工作面風量，控制工作面風量在6001 200 m3/min之間，另一方面用羅克休高分子防火材料封堵下采空區(qū)密閉墻，降低工作面上、下端點壓差，抑制采空區(qū)漏風，減少采空區(qū)瓦斯涌出量，縮小采空區(qū)自燃帶范圍。 2.3.2定向鉆孔灌漿 根據(jù)架間一氧化碳、溫度的檢查結(jié)果，有針對性向工作面架后頂部施工定向鉆孔，控制鉆孔終孔點位于架后18 m，架頂25 m。采用向灌漿管路添加具有高保水、速凝、阻化、降溫、無毒、無腐蝕性特點的新型高分子復分膠體防滅火材料fcg12復合膠體添加劑，形成復合泥漿膠體，通過定向鉆孔、上隅角埋管向采空區(qū)灌注；架間頂灌注mea防滅火劑，有效地控制采空區(qū)煤體自

12、燃。 2.3.3預防性注氮 下順槽注氮管路每隔25 m撥支管，每根支管向前接15 m；采用連續(xù)開放性注氮方式，啟用2臺bxn600型制氮機同時向采空區(qū)注氮。 2.3.4其他技術(shù) 工作面過斷層、停采期間，采用新型封堵材料“如鋼”噴堵上隅角、艾格勞尼噴堵架后煤體，減少了架后漏風，隔絕采空區(qū)。采用的新型封堵材料，現(xiàn)場操作簡單，封堵，阻燃效果較好。 2.4防突、防塵技術(shù) 2.4.1防突技術(shù) 礦井c13-1煤層定為突出煤層，c13-1煤層掘進工作面采用迎頭鉆孔卸壓、巷幫鉆孔抽采法以消除其突出危險性；有條件的采煤工作面通過開采解放層消突，沒有條件的通過順層鉆孔、穿層鉆孔、地面鉆孔預抽瓦斯進行消突。 2.4

13、.2防塵技術(shù) 采掘機組有內(nèi)、外噴霧裝置，通風巷道風流凈化，綜采支架、皮帶機實行自動噴霧裝置，轉(zhuǎn)載點設(shè)置噴霧，使用煤機二次負壓降塵裝置、除塵風機，試驗了煤層注水措施。 3“一通三防”技術(shù)攻關(guān)方向 隨著礦井開采強度加大、深度遞增，瓦斯治理、防突、地溫地熱等防治問題越來越嚴重，瓦斯治理技術(shù)不完善造成瓦斯超限、煤層突出危險性和自燃性預測預報的科學準確程度、工作環(huán)境適宜程度仍是影響生產(chǎn)的主要因素。針對上述“一通三防”問題必須進行以下攻關(guān)：地面鉆孔施工工藝、套管結(jié)構(gòu)、抽采技術(shù)應用范圍、應用效果需要針對不同地點、不同煤層進行驗證；突出煤層的科學預測預報方法需要探索，尋求消突新技術(shù)以解決采掘生產(chǎn)安全、高效的目的；礦壓與礦井“一通三防”災