沿空掘巷瓦斯防治及防滅火技術(shù)

1、沿空留巷掘進(jìn)瓦斯防治及防滅火技術(shù)摘要：隨著煤炭開采技術(shù)的發(fā)展及錨桿支護(hù)技術(shù)的推廣，寬煤柱已逐步被窄煤柱或無煤柱沿空掘巷所代替。文章介紹劉莊 煤礦120802工作面風(fēng)巷掘進(jìn)時(shí)支護(hù)方式的選擇及參數(shù)、加強(qiáng)管理和觀測等實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及回采時(shí)瓦斯治理和防滅火技術(shù)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：沿空掘進(jìn) 瓦斯治理 防滅火技術(shù)120802綜采工作血位于1水平2采區(qū).該工作血東至切眼，曲至設(shè)計(jì)停采線，南至工作面膠帶順槽，北至工作面軌道順 槽。該工作面東臨f32斷層，西臨8煤集中卜11,南臨東三集中大巷，北臨120801 i作面采空區(qū),東、西、南三面煤層均為未 采區(qū)，工作而上方為121101工作面采空區(qū)。根據(jù)地質(zhì)條件及我礦機(jī)械化開采

2、狀況，該面采用單一走向長壁采煤法，綜合機(jī) 械化匸藝回采，頂板管理采用全部垮落法。1合理支護(hù)方式1. 1選擇支護(hù)120802工作而之上為120801采空區(qū)，掘進(jìn)時(shí)120802軌道順槽距采空區(qū)僅留7米寬的保護(hù)煤柱且薄弱處僅5米寬，這給 支護(hù)帶來很大的困難，從而，所以支護(hù)時(shí)頂部選擇錨桿+錨索+m鋼帶+金屬網(wǎng)，兩幫選擇錨桿+11鋼帶+金屬網(wǎng)。由于120802 軌道順槽上幫距120801采空區(qū)較近，不利于采用錨索支護(hù)，支護(hù)時(shí)采取打密集錨桿，錨桿規(guī)格為022mmx2500mm,錨桿排 距800 mmx 800 mm，錨索為每三排錨桿一排錨索，每排2根，排距2. 7 m；幫錨桿排距600 mmx 800 m

3、m,每根錨桿的錨固 力不小于100kn,錨索不小于120kno即巷道支護(hù)強(qiáng)度大于220kn/m2o上幫部進(jìn)行2次噴漿加周，防止漏風(fēng)使采空區(qū)遺煤氧 化照成自燃發(fā)火。對于寬僅5米的煤柱，在其幫上打1米深的孔，然后注瑞米充填材料進(jìn)入裂隙中進(jìn)行封堵，防止漏風(fēng)，且這吋增加瓦斯 傳感器和一氧化碳傳感器的數(shù)戢，并加強(qiáng)觀測，一旦冇異常情況，及時(shí)的處理和向調(diào)度匯報(bào)。1. 2加強(qiáng)管理和觀測施工吋有專職的人員在現(xiàn)場檢測瓦斯和c0值，有異常情況及吋匯報(bào)；在施工過程中，跟班檢收員使用扭力矩扳手，對 當(dāng)班施工的錨桿螺母進(jìn)行現(xiàn)場檢査，凡是不合里德螺母，必須將其重新緊固達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則重新補(bǔ)打，礦職能部門組織 人員進(jìn)行錨桿

4、扭力矩抽檢，發(fā)現(xiàn)不合格的錨桿，必須二次緊固，使其達(dá)到規(guī)定要求；巷道掘進(jìn)期間，每50米安設(shè)一個(gè)礦壓 觀測站，觀測資料衣明，對于錨桿支護(hù)段，頂錨桿最人受力為50kn,頂?shù)装逡平繛?-8mm,兩幫移近量為8-10inin,從整體 效果看，頂幫平整，礦壓顯現(xiàn)不明顯，完全滿足回采生產(chǎn)需要。煤炭自燃綜合防治技術(shù)121102和121302工作面沿空掘進(jìn)巷道煤層自然發(fā)火綜合治理，必須在現(xiàn)場建立預(yù)測、 預(yù)報(bào)、預(yù)防和有效的滅火四道防線。為此，121102和121302 i作面沿空掘進(jìn)巷道煤層自然 發(fā)火綜合治理的基本思想是從系統(tǒng)的角度出發(fā)，實(shí)施積極、有效的綜合防滅火技術(shù)措施，防 止煤炭自然發(fā)火的發(fā)生，將煤炭自然火

5、災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度的減少煤炭自然發(fā)火損 失，保證121102和121302工作面沿空掘進(jìn)巷道的順利掘進(jìn)和工作面安全生產(chǎn)。它包含了火 災(zāi)的預(yù)防與滅火兩大內(nèi)容，具體可分為預(yù)測、預(yù)報(bào)、預(yù)防和有效地滅火四個(gè)方面，這四個(gè)方 而既有區(qū)別又是一個(gè)有機(jī)的整體。在121102和121302工作而沿空掘進(jìn)巷道過程中，應(yīng)遵循 預(yù)防為主，有效滅火并舉的原則，建立預(yù)測、預(yù)報(bào)、預(yù)防和有效的滅火四道防線，保證該工 作面安全。4. 1開拓開采技術(shù)防火開拓開采技術(shù)防火就是從礦井、采區(qū)設(shè)計(jì)著手，優(yōu)先考慮防火要求，因地、因吋制宜地 選擇合理的礦井開拓布局、采區(qū)尺寸及其巷道布置，選用合理的采煤方法和先進(jìn)的回采工藝, 并在施工

6、、生產(chǎn)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)中采取技術(shù)措施，破壞煤炭自燃四個(gè)條件一個(gè)或多個(gè)。1）軌道巷采用分段掘進(jìn)針對121102工作面上部是采空區(qū)和121302工作面上、下均是采空區(qū)，并且采空區(qū)壓實(shí) 時(shí)間短的特點(diǎn)，對121102和121302工作面軌道巷采用分段掘進(jìn)，縮短軌道巷存在的吋間小 于其自然發(fā)火期，達(dá)到從開釆技術(shù)上預(yù)防煤柱煤炭自燃。其121102 1作面和121302 i作面 布置示意圖如圖4-1和4-2所示。2）工作面采用合理的采煤方法和先進(jìn)的回采工藝121102 1作面采用單一走向長壁、后退式釆煤方法，沿煤層頂板采用綜合機(jī)械化沿頂開 采，一次采全高，全部垮落法管理頂板。該工作面煤厚2. 86m40ni,

7、平均煤厚3. 57m,為確保支架處于合理的支撐高度和采煤 機(jī)的止常開采，采高定為30m4. 0m；當(dāng)受地質(zhì)變化或局部賦存煤層增厚時(shí)，采高可以增至 4. 3m,但必須沿頂回采，可以適當(dāng)留底煤；當(dāng)遇構(gòu)造或煤層變薄時(shí)，可適當(dāng)割頂板或底板， 釆高控制在3.03. 5m；工作面初次放頂期間，適當(dāng)降低工作面采高，將采高控制在3. 5 3. 8mo總之，該工作面在開采期間一次采全高，采空區(qū)不留遺煤或遺煤高度0. 5m,消除煤炭 自燃存在的可燃物。同時(shí)，加快該工作面推進(jìn)速度，保持工作面推進(jìn)速度平均6. 7m/d,將采空區(qū)自熱帶存在 時(shí)間小于其自然發(fā)火期。13煤軌道上13煤121301上風(fēng)巷121301采空區(qū)煤

8、i?noi i云輸暮風(fēng)門:線圖4-2121302工作面巷道布置示意圖圖 例 新風(fēng)m風(fēng)上ill/121302 ±風(fēng)巷/開|切眼=121302中巷121302工作而121303上風(fēng)巷開121303工作血采空區(qū)切=121303運(yùn)輸巷眼lib*乏風(fēng)q局部通風(fēng)機(jī)同樣，121302工作面采用單一走向長壁采煤法，綜合機(jī)械化工藝回采，頂板管理采用全部垮落法。該工作而在開采期間一次采全高，采空區(qū)不留遺煤或遺煤高度0. 5m,消除煤炭自燃存在的可燃物。同時(shí)，該工作面平均推進(jìn)速度保持為4. 7m/d,將采空區(qū)自熱帶存在時(shí)間小 于其自然發(fā)火期。3）加強(qiáng)巷道支護(hù)，控制巷道礦山壓力，減少煤體破壞 121102和

9、121302軌道巷采用錨網(wǎng)+鋼帶支護(hù)，121302運(yùn)輸巷采用錨網(wǎng)+鋼帶支護(hù)或采用錨網(wǎng)+u型鋼支護(hù)，加強(qiáng)巷道支護(hù)，控制巷道礦山壓力，防止煤柱壓疏壓裂，減少煤體破壞, 防止煤柱自燃。4）工作面采用合理的的通風(fēng)系統(tǒng)121102和121302工作面均采用“u”型通風(fēng)方式，工作面進(jìn)行合理配風(fēng)，121102工作面回采時(shí)配風(fēng)量為1656m3 /min, 121302工作面回釆時(shí)配風(fēng)量為1920m3 /min04. 2巷道掘進(jìn)期間防滅火技術(shù)4. 2. 1預(yù)測與預(yù)報(bào)技術(shù)在煤巷掘進(jìn)過程中對本掘進(jìn)工作而回風(fēng)流的溫度、氣體成份、自然指標(biāo)氣體等進(jìn)行動(dòng)態(tài) 觀測，同時(shí)對上下相聯(lián)的封閉墻內(nèi)溫度和氣體進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，為預(yù)報(bào)提供基

10、礎(chǔ)數(shù)據(jù)。預(yù)測的 關(guān)鍵是各處測點(diǎn)的布設(shè)和測試儀器設(shè)備的可靠性。1)加強(qiáng)溫度預(yù)測預(yù)報(bào)1211021作面外段風(fēng)巷掘進(jìn)過程中穿透121101工作面泄水巷，為監(jiān)測121101 i作面采 空區(qū)溫度變化，在121101工作而泄水巷外段密閉墻布置1#、2#熱電偶測溫，121101工作而 泄水巷里段密閉墻布置3#、4#熱電偶測溫，如圖43所示。測溫鉆孔泄水巷里段泄水卷外段121101面采空區(qū)121102風(fēng)巷掘 測溫探須鉆孔麻頭線10m圖43探頭測溫布置圖(1) 溫度測試系統(tǒng)觀測記錄：測溫系統(tǒng)安裝后，必須每天進(jìn)行觀測，以保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性。觀測制度可能會(huì)在觀測過程中根據(jù)觀測結(jié)果研究修訂。(2) 溫度測試結(jié)果與分析2

11、)加強(qiáng)氣體預(yù)測預(yù)報(bào)2.2、瓦斯治理方案 2.2.1、抽采方法的選擇根據(jù)120802 t作面現(xiàn)布置情況，煤體的賦存條件，回采時(shí)的瓦斯涌出情況及鉆機(jī)施工鉆孔能力等，采用高位鉆場頂板 連:向鉆孔抽采、上隅角埋管抽采等方法綜合抽采瓦斯。、埋管抽采：工作而冋采前，沿軌道順槽鋪設(shè)一趟0219的管路至上隅角100米處，對上隅角充填密閉，將3根3 吋吸排軟管穿過密閉墻，伸入長度5m、3m. im,其進(jìn)氣口緊貼巷道頂部，毎次移架時(shí)，拆除最長一路抽采軟管6叫另外兩 路抽采軟管不動(dòng)，使每路管路柑錯(cuò)2m,以此類推。將吸排軟管另一端接入瓦斯抽采管路系統(tǒng)中，利用抽采負(fù)壓作用抽采上 隅角內(nèi)側(cè)采空區(qū)瓦斯。擋墻為編織袋裝煤泥砌

12、成，如果擋墻漏風(fēng)，可采取用瑞米充填防止漏風(fēng)。隨著工作而的推進(jìn)，預(yù)埋管 口據(jù)推進(jìn)中的上隅角越來越遠(yuǎn)，抽放效果逐漸降低，于是將己經(jīng)埋入采空區(qū)段管路拆脫加上堵板，抽采管路上每隔30米預(yù) 留三通，當(dāng)工作面推進(jìn)到三同時(shí)，重新埋三寸軟管至描墻內(nèi)，在下個(gè)三通上重復(fù)上述操作。二、高位鉆場頂板走向鉆孔抽采：在120802工作面風(fēng)巷自切眼退后100m施工第一個(gè)高位鉆場，以后每隔100m施工一 個(gè)鉆場，共施工14個(gè)高位鉆場，鉆場間距90 m,高位鉆場與風(fēng)巷內(nèi)錯(cuò)20m,距8煤頂板18-20m,在第一個(gè)鉆場中施工10 個(gè)頂板走向鉆孔，以后每個(gè)高位鉆場中施工11個(gè)頂板走向鉆孔，其中一個(gè)連通孔，鉆孔終孔位置處于煤層頂板裂隙

13、帶內(nèi)（18 21m,約釆高的6倍），水平控制范圍（從上隅角開始）35m,每孔孔深120m （鉆孔壓茬30m）,將封孔管接入瓦斯抽放管路系統(tǒng) 中，利用抽放負(fù)圧作用在有效抽放距離內(nèi)抽放頂板裂隙帶內(nèi)瓦斯。鉆孔孔口下10m封孔管，采用聚氨酯封孔，封孔深度不得 小于8m。鉆孔必須按設(shè)計(jì)的方位、角度施工到位，鉆孔必須嚴(yán)格驗(yàn)收。鉆孔與幫部6325抽采管路柑連。三、瓦斯抽采效果：120802工作面回采至今，絕對涌出量最大為7. 28m3/min,工作面抽采瓦斯量為763921 m3,工作 血預(yù)計(jì)抽采率為50%,高位鉆場頂板走向鉆孔抽采實(shí)際抽采率為45%-65%,管路內(nèi)瓦斯?jié)舛葹?. 12%,高位鉆場抽采（32

14、5） 流量為80. 30 m3 /min；上隅角低濃度抽采（219）流量為18. 84 m3/min,實(shí)際抽采率35%,抽采混合流量為80. 30+18. 84=94. 14 m3/min,實(shí)際供風(fēng)1855 m3/min,風(fēng)排瓦斯量為2. 42 m3/min,扁位鉆場抽釆效果較好，在以后和同的煤層條件下應(yīng)考慮上 隅角和高位鉆場的綜合抽放瓦斯的方法。3.防滅火技術(shù)的應(yīng)用3. 1、注凝膠封堵上下隅角漏風(fēng)通道，減弱采空區(qū)的含氧量回采期間，必須對工作面主要漏風(fēng)入口即上下隅角擋墻進(jìn)行封堵，大量的充填泥漿，盡可能減弱采空區(qū)的漏風(fēng)雖，同時(shí), 充分利用工作而下隅角處壓入采空區(qū)的注氮管路，隨工作而的不斷前移向采

15、空區(qū)連續(xù)足量注入氮?dú)?，以惰化采空區(qū)遺煤的氧 化進(jìn)程。3.2、上隅角預(yù)埋管壓漿濕潤采空區(qū)遺煤（1）軌道順槽布置一趟108mm灌漿管，接至工作面上隅角，工作面回采后進(jìn)入采空區(qū)。軌道順槽灌漿管路每隔30m預(yù) 留“三通”分支，分支口用悶頭悶嚴(yán)實(shí)。當(dāng)工作面推過灌漿管15m后開始灌漿，工作面推至“三通”分支位置，及時(shí)將悶頭 卸掉，同時(shí)停止灌漿，待“三通”進(jìn)入采空區(qū)15m后重新開始灌漿，同時(shí)可在地曲漿池中加入阻化劑，以對采空區(qū)遺煤進(jìn)行 阻化濕潤。其次，設(shè)專人利用水槍頭每天至少對進(jìn)、冋風(fēng)隅角頂煤及塌落的碎煤體全部灑水濕潤-遍，保證全面徹底濕透, 嚴(yán)防高溫煤體進(jìn)入采空區(qū)。（2）灌漿量的確定：日需土量：q 土二k

16、mlhc式中:q土日灌漿所需土量,m3/日:k-一-灌漿系數(shù)，取0.012；m-煤層釆高,取2. 45米；卜一工作而日推進(jìn)度，8米/日；1卜一灌漿區(qū)的長度，取274米；c一-采煤回收率，取95%。通過計(jì)算得：q 土二61. 2m3每fl制漿量：q漿二k水q 土 §式中：k水水量備用系數(shù)，一般取1. 1；6-泥水比的倒數(shù)，木次計(jì)算取5。通過計(jì)算得:q漿=336.6 m3,每天需灌漿336.6 m3。3.3、加快推進(jìn)速度，加強(qiáng)支架支護(hù)管理冋采時(shí)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好時(shí)，生產(chǎn)單位盡可能的加快工作而推進(jìn)速度，減少采空區(qū)浮煤在氧化強(qiáng)勢帶的停留時(shí)間，這樣 不易于煤的氧化，從而達(dá)到防滅火的目的，同時(shí)加強(qiáng)

17、液壓支架管路維護(hù)，嚴(yán)防支架漏液灘壓現(xiàn)象。3.4、加強(qiáng)煤層自燃隱患檢測，定期分析自燃隱患變化趨勢專職人員必須做好工作而上隅角、觀測站風(fēng)流中及架后遺煤較多處的co氣體，每班至少檢查兩遍，發(fā)現(xiàn)高溫點(diǎn)時(shí)，必 須做好標(biāo)記，逼點(diǎn)檢測，巫點(diǎn)匯報(bào)，并建檔跟蹤管理。同時(shí)，安排專人定期抽取采空區(qū)和自然隱患點(diǎn)氣體，利用色譜分析化 驗(yàn)，掌握其發(fā)展變化勢態(tài)。根據(jù)隱患情況，及吋采取灑水、注漿、注凝膠、注氮、等防滅火措施妥善處理，直至隱患消失。3.5、實(shí)施情況及結(jié)果通過采取以上手段，120802工作而冋采至今，上隅角擋墻內(nèi)、觀測站風(fēng)流中、抽采管路中及架后遺煤取樣氣體分析， 一氧化碳基木為零，達(dá)到防治自燃發(fā)火的h的。(1) 通過121102工作面和121302工作面開采實(shí)踐證明，采用先進(jìn)合理的開采技術(shù)，可 以有效地防止小煤柱開釆的煤炭自然發(fā)火，即軌道巷采用分段掘進(jìn)；工作面采用合理的采煤 方法和先進(jìn)的回采工藝，保證工作面平均推進(jìn)速度4. 5m/d；加強(qiáng)巷道支護(hù)，控制巷道礦山壓 力，減少煤柱被壓裂；工作而采用合理的的通風(fēng)系統(tǒng)和供風(fēng)量。(2) 無