材料及人员运输、进风任务;进风立井担负矿井进风任务;杜寨回风立井担负矿井总回风任务,兼作矿井安全出口。采掘部署为“一采两掘”,回采工作面采用倾斜长壁后退式综合机械化放顶煤采煤工艺,全部垮落法管理顶板,掘进工作面采用综合机械化掘进工艺。
2 矿井通风系统
矿井通风方法为机械抽出式,通风方式为中央分列式。主斜井、副斜井、进风立井进风,杜寨回风立井回风。在杜寨回风立井安装两台FBCDZ№24矿用防爆抽出式轴流通风机,一台工作,一台备用,电机功率2×250kW。矿井总风量为7004m3/min,有效风量率达92.99%,矿井负压为2220Pa,等积孔为2.98㎡,为通风容易矿井。
回采工作面现采用“U”型通风方式;掘进工作面采用2×55kW智能变频压入式局部通风机供风,局部通风机实行“三专两闭锁”和“双风机双电源自动切换”。采掘工作面、机电设备硐室均采用独立通风。
3 矿井瓦斯涌出量预测
采用负压解吸法对煤矿瓦斯含量进行测定,研究得出瓦斯含量与埋深的关系的梯度如下式所示:
则矿井开采的三采区最大埋深为479m,计算最大瓦斯含量为7.56m3/t。设计采用分源预测法预测矿井瓦斯涌出量:回采工作面瓦斯涌出为28.47 m3/min,掘进工作面瓦斯涌出为5.49m3/min,采空区瓦斯涌出为23.33m3/min,经计算矿井3煤层开采三采区期间矿井最大绝对瓦斯涌出量为57.29m3/min。对照《煤矿安全规程》,矿井为高瓦斯矿井,3号煤层开采三采区期间矿井瓦斯涌出构成分析详见表1。
4 矿井瓦斯抽采方案
矿井建立地面瓦斯抽采系统,瓦斯抽采泵站选择在回风立井场地内。设计采用两套独立的抽采系统,两套系统位于同一泵房内。其中,低负压系统用于现采空区埋管抽采、老采空区全封闭插管抽采;高负压系统用于回采面本煤层预抽和边采边抽。
矿井正常生产时在3煤布置一个综放工作面,工作面采用两进两回的“U+U”型通风方式。根据瓦斯预测情况,工作面瓦斯主要来源于本煤层和现采空区。则矿井瓦斯抽采分为工作面瓦斯抽采和现采空区抽采两部分。
工作面瓦斯抽采方法及设备:在工作面运输顺槽、回风顺槽施工顺层双向交叉钻孔进行抽采瓦斯。抽采钻孔用铠装管连接到Φ325mm抽采管路中,并在钻孔连接处设置阀门、孔板流量计和自动放水器。工作面顺槽抽采支管路接至采区回风巷干管、总风巷干管,通过管道井主管路排放至地面。工作面抽采设备为高、低负压抽采系统共两套,安装四台2BEC72型水环式真空泵,两台工作,两台备用。每台真空泵供水选用BQW50-20-5.5型潜水泵4台,2台工作,2台备用。
工作面抽采钻孔设计:分别在运输顺槽距工作面50m处、回风顺槽距工作面90m处施工第一个钻孔,然后由里向外每隔3m施工一个钻孔。运输顺槽钻孔方位角338°,回风顺槽钻孔方位角202°,倾角与煤层走向相同,开孔位置距底板1.5m,钻孔直径113mm,钻孔深度108m。在回采面形成后即进行钻孔施工,每条顺槽施工钻孔610个,并及时封孔联网抽采。钻孔封孔采用直径2寸双抗塑料管(阻燃、抗静电),封孔深度8m。
现采空区瓦斯抽采采取密闭埋管法,在工作面第二条回风顺槽每个横川密闭墙预埋Φ478mm螺旋焊缝钢管对现采空区瓦斯进行抽采,螺旋焊缝钢管与支管采用绝缘管连接。在每个预埋管连接处设阀门,孔板流量计,负压放水器和U型压差计。抽采管路接至工作面第二条回风顺槽支管,连接至主抽采管路排放至地面。
掘进工作面瓦斯抽采为边掘边抽,在掘进工作面两侧交替开钻场,钻场规格尺寸为:宽3.5m,长4m,高3m,钻孔直径113mm,钻场间距50m。钻场内靠近巷道帮的钻孔可提前预抽掘进工作面的瓦斯,掘进工作面的探水钻也可释放瓦斯。
5 矿井瓦斯抽采效果
矿井瓦斯抽采年工作日330天,采用“三八”工作制,每天2班打钻1班检修,每班工作8h,其中零点班和八点班打钻,四点班检修。打钻班每班完成2个钻孔,检修班进行设备检修。
根据实测,矿井瓦斯抽采率为64%,回采工作面瓦斯抽采率为62%,均满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2006)标准≥40%的要求。矿井最大瓦斯抽采量为46.82 m3/min,风排瓦斯量为10.47 m3/min,矿井总风量7004m3/min,总回风瓦斯浓度按照0.7%计算,可排瓦斯49.03m3/min>10.47 m3/min。综上所述,矿井建立瓦斯抽采系统后,矿井通风能力满足安全需要。
6 矿井其他瓦斯治理措施
矿井瓦斯能产生多种形式的灾害,主要有瓦斯窒息、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸以及煤与瓦斯突出。对本矿井而言主要有以下几个:①综放工作面瓦斯涌出量高,采面瓦斯抽放不彻底导致的落煤瓦斯含量超限;②工作面试运行期间未安装瓦斯抽采系统进行瓦斯抽采而导致的瓦斯超限;③各巷道风量分配不合理、风速低,不能及时稀释瓦斯造成积聚;④采空区瓦斯处理不当造成瓦斯积聚,特别采面来压时,老空区冒落致使瓦斯大量涌出等。针对以上可能引起瓦斯事故的原因應着重做好以下综合防治工作:
6.1 加强通风,防止瓦斯积聚
合理的通风是井下排除瓦斯的最重要手段。根据矿井生产条件建立合理的通风系统,加强工作面通风、严格控制采面上隅角的瓦斯浓度;通过采掘平衡避免工作面风量供给不足,必要时开掘中切眼来辅助通风;加强在更换、检修局部通风机或者风机停运时的管理,以保证及时恢复通风或连续不间断通风;局部通风机始终 “三专”供电,供电系统采用两个独立电源的双回路供电,局部通风机要实行挂牌管理和定期检修;严格对通风设施进行静态和动态管理,避免出现漏风、跑风及风流短路等严重影响通风质量的现象。
6.2 杜绝火源,加强防火管理
严禁带火种入井,并且应严格控制井下火源和高温物体的产生。对煤矿井下的电气火花、摩擦撞击火花、爆破火花、静电火花等火源制定针对性防治措施。
6.3 加强监测,控制瓦斯状态
根据煤矿井下采区、巷道布置以及瓦斯浓度的分布,建立合理的瓦斯监测监控系统。采用反应灵敏、信号准确率高、布线简单、不会出现监测盲区的网络监测系统;采用定点和不定点、定时和不定时的监测手段对瓦斯的状态及分布形成—个可视网,充分把握瓦斯的整体动态,从而确保瓦斯出现异常时能及时发现并迅速采取有效的对策和措施。
6.4 狠抓培训,完善制度管理
在技术层面,狠抓瓦斯检查员及其他“一通三防”重要工种人员的业务技术并定期考核;在思想方面,加强爱岗敬业、安全教育和法制教育,提高每个职工的安全意识、法制观念和岗位责任;在宣教方面,充分利用广播、电视、板报等多种渠道,大力向广大职工宣传“一通三防”知识。
6.5 科学避险,建立六大系统
建立完善井下安全避险“六大系统”并制定各类事故应急救援预案,一旦发生瓦斯事故或瓦斯事故引發的其他各类事故,井下员工可迅速按应急预案升井逃生或进入紧急避险系统躲避,使事故伤亡人员及财产损失降至最低。
7 结语
矿井瓦斯事故的发生原因不外乎物的不安全状态和人的不安全因素,矿井瓦斯治理首先要从源头上掐断事故隐患,控制瓦斯浓度,加强管理、提高安全生产水平,实现瓦斯治理由被动防范到主动治理的转变,确保矿井安全高效生产。
参考文献:
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作者简介:
常青(1969- ),男,山西高平人,工程师,主要从事煤矿安全生产管理。
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