補(bǔ)連塔煤礦CO及巷道底鼓災(zāi)害治理措施

1、補(bǔ)連塔煤礦go及巷道底鼓災(zāi)害防治第一部分co來源分析及防治措施一. 概述補(bǔ)連塔煤礦現(xiàn)有兩綜三連，綜采一隊(duì)回采22煤22304綜采工作面、綜采二隊(duì) 回采12煤12407綜采工作面；連采一隊(duì)現(xiàn)掘進(jìn)12煤五盤區(qū)12519運(yùn)順、12520回 順，連采二隊(duì)掘進(jìn)12煤五盤區(qū)回風(fēng)巷，連采三隊(duì)現(xiàn)掘進(jìn)12408切眼。補(bǔ)連塔煤礦通風(fēng)方法為抽出式，通風(fēng)方式為中央分列式。目前共有7個(gè)進(jìn)風(fēng) 井（輔運(yùn)平恫、1#主井、原風(fēng)井、2#主井、副井、煤制油主斜井、呼和烏素豎井）, 1個(gè)回風(fēng)系統(tǒng)（1#風(fēng)井與2#風(fēng)井并聯(lián)回風(fēng)）。礦井總進(jìn)風(fēng)量為18056m'/niiri、回風(fēng) 量為 18634m'/min、有效風(fēng)量 17

2、106 m3/mino二、補(bǔ)連塔礦煤層自然開采條件和煤層自燃特性補(bǔ)連塔礦主要可采煤層為侏羅紀(jì)12、22、31煤層。煤層地質(zhì)構(gòu)造簡單，賦存 穩(wěn)定。煤層傾角平均為13度，屬近水平煤層。主要可采煤層平均厚度4 7m, 煤層埋藏深度30230m。煤質(zhì)為低灰、低硫、低磷、高揮發(fā)份、中高發(fā)熱量的長 焰煤和不粘結(jié)煤。煤層硬度大（f3）,韌性高（韌性系數(shù)達(dá)8）。煤層開采總體特 征為：淺地表，薄基巖，厚煤層，易自燃。補(bǔ)連塔礦開采的煤層自燃屬性為易自 燃。各主采煤層自燃傾向性鑒定結(jié)果和煤層自燃指標(biāo)氣體如下圖。從圖中可以看出，補(bǔ)連塔礦目前開采的煤層自燃屬性為i類容易自燃煤層。從煤層自燃指標(biāo)氣體分析圖中可以看出，煤樣

3、在3（tc時(shí)即有co出現(xiàn)，在 60°c70°c時(shí)co溫升率迅速增加，c2h6在60°c開始出現(xiàn)，c乩在80°c時(shí)開始出現(xiàn), c2h4在100°c時(shí)開始出現(xiàn)。5000040000100000淋度e 30000 da 20000溫度圖1 co. c2h6 . c2h4. c3h8變化趨勢圖當(dāng)煤層暴露在空氣中時(shí)，即開始緩慢氧化，因此，在礦井采、掘過程中始終 伴隨有co析出。三、補(bǔ)連塔礦co涌出概況及來源分析根據(jù)補(bǔ)連塔礦日監(jiān)測監(jiān)控報(bào)表并結(jié)合日常情況，井下各地點(diǎn)co濃度變化范圍 如下表。(一)正常生產(chǎn)情況下礦井co涌出概況根據(jù)測定結(jié)果各礦井co概況見下表

4、：正常生產(chǎn)情況下co涌出情況表主進(jìn)風(fēng)巷主冋風(fēng)巷盤區(qū)進(jìn)風(fēng)盤區(qū)回風(fēng)綜采進(jìn)風(fēng)綜采回風(fēng)綜采冋風(fēng)隅角掘進(jìn)進(jìn)風(fēng)掘進(jìn)回風(fēng)co 濃度(ppm)0105150125183881810 60010515根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，井下膠輪車排放co量一般占礦井內(nèi)co總量的4050% 左右，浮煤氧化(主要是采空區(qū)浮煤氧化)約占5060%左右。井下各種車輛運(yùn) 行狀態(tài)下co濃度的測定分析，一般一臺膠輪車運(yùn)行時(shí)排放co濃度為40-50ppm, 大功率支架搬運(yùn)車運(yùn)行時(shí)排放co濃度一般為50-80ppm,掘進(jìn)工作面裝載機(jī)運(yùn)行時(shí), 局部也出現(xiàn)co超限現(xiàn)象，濃度為30-40ppmo(二)綜采工作面co涌出情況補(bǔ)連塔礦現(xiàn)正在回采12煤124

5、07綜采工作面、22煤22304綜采工作面。上隅 角為co濃度最高地點(diǎn)，根據(jù)4月份瓦斯報(bào)表分析可知，在停機(jī)狀態(tài)下，12407上 隅角co濃度變化范圍為8-21ppm, 22304 ±隅角變化范圍為6-19ppm,在生產(chǎn)時(shí)， 12407上隅角變化范圍為18-59ppm, 22304上隅角變化范圍為18-46ppm,且隨著 煤機(jī)運(yùn)行速度增加，co濃度越高。四、co日常管理采取的措施(1) 及時(shí)封堵采空區(qū)地表塌陷裂隙，以減少采空區(qū)漏風(fēng)。(2) 工作面上下隅角設(shè)擋風(fēng)簾，減少采空區(qū)漏風(fēng)。(3) 工作面回采時(shí)嚴(yán)格控制頂、底煤厚度，盡量不留頂、底煤，并及時(shí)噴灑 阻化劑、巖粉，減緩浮煤氧化。(4)

6、及時(shí)封閉與采空區(qū)相連通的聯(lián)巷密閉，在密閉質(zhì)量上采取施工混凝土、 密閉噴漿、噴涂高分子材料，盡量減少采空區(qū)漏風(fēng)。(5) 對工作面臨近采空區(qū)聯(lián)巷加固密閉，減緩工作面推近時(shí)由于礦壓大造成 密閉壓裂、變形，引起臨近采空區(qū)有毒有害氣體溢出。(6) 生產(chǎn)安排上盡量避免膠輪車集中入井，每礦每班核定入井車輛數(shù)量減少 co排放量。(7) 加強(qiáng)co預(yù)測預(yù)報(bào)工作。綜采回風(fēng)隅角co、o2濃度檢查納入瓦檢員正常檢 查范圍，每班至少檢查兩次。在回風(fēng)巷必須懸掛co傳感器。當(dāng)回風(fēng)隅角co濃度 持續(xù)升高達(dá)到80ppm時(shí)，密切觀測氣體的變化趨勢，根據(jù)上升速率定期取樣進(jìn)行 色譜分析。若10日內(nèi)co濃度連續(xù)升高大于5ppm/日時(shí)，應(yīng)

7、制定專門的防火方案， 實(shí)施加快推進(jìn)度、均壓、注漿、注氮等措施進(jìn)行防治。第二部分巷道底鼓防治措施一、底鼓現(xiàn)狀與底鼓機(jī)理簡要分析(一) 22煤三盤區(qū)底鼓現(xiàn)狀由于22304工作面推進(jìn)期間，22304回順在工作面推進(jìn)73m后出現(xiàn)底鼓，底鼓 厚度1. 5-2. 8 m ,在工作面回采990m后不再底鼓，由于底鼓造成22304回順行人、 運(yùn)輸、通風(fēng)、供排水管路都受到影響，給綜采工作面機(jī)尾推進(jìn)造成很大困難，22305 回順于2010年底掘進(jìn)完畢，巷道掘進(jìn)期間未發(fā)生明顯的底鼓現(xiàn)象，綜采工作面投 產(chǎn)后，受采動(dòng)影響，22305回順開始出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，巷道底鼓滯后工作面2-3聯(lián)巷, 底鼓量達(dá)2-3m左右，22306回

8、順掘進(jìn)至63聯(lián)巷時(shí)，滯后工作面1-2個(gè)聯(lián)巷未施 工観底板處開始出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，底鼓量達(dá)0. 2-0. 5m左右，底鼓導(dǎo)致車輛行走困難, 巷道內(nèi)已施工観底板處，底鼓導(dǎo)致観底板開裂、翹起0. 2-0. 4米。(二) 底鼓機(jī)理簡要分析1.22煤三盤區(qū)巷道底板存在一層軟巖，遇水軟化呈粉狀、糊狀。在巷道積水 的情況下，當(dāng)巷道周圍存在松動(dòng)區(qū)時(shí)，水不僅能與暴露的巖石發(fā)生接觸，而且能 通過裂隙滲入底板軟巖內(nèi)部，增加了水與巖石的接觸面積，加劇了水與底板軟巖 的物理化學(xué)作用，遇水使巖石進(jìn)一步受到軟化，強(qiáng)度、彈性模量明顯降低，黏聚 力幾乎喪失，在應(yīng)力超過其屈服強(qiáng)度時(shí)，軟弱的塑性物質(zhì)沿最大應(yīng)力梯度方向向 鄰空區(qū)擠出，發(fā)

9、生流動(dòng)性破壞。2由于22304工作面為7米采高工作面，礦壓較大，由于頂、幫支護(hù)強(qiáng)度較 大而底板未進(jìn)行支護(hù)，造成巷道底鼓。二、底鼓防治措施為有效治理巷道底鼓，補(bǔ)連塔煤礦通過外出考察，學(xué)習(xí)借鑒底鼓治理成功礦 井的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，反復(fù)研究討論，決定采取實(shí)驗(yàn)施工反底拱和起底后施工從塊底板 的方式治理底鼓。（-）反底拱方案我礦在受二次采動(dòng)影響的22305回順距切眼80m位置向回撤通道方向試驗(yàn) 300m混凝土反底拱，并在巷道兩幫施工底角錨桿加固巷道幫角。反底拱分為三段 施工，第一段150m,反底拱加鋼筋網(wǎng)（已完成）；第二段50m,反底拱不加鋼筋網(wǎng) （已完成）；第三段100m,反底拱加固錨桿并配筋，在受一次采動(dòng)影

10、響的22306回 順93-95聯(lián)巷實(shí)驗(yàn)50m混凝土反底拱。具體施工安排如下：1.技術(shù)特點(diǎn)：通過施工混凝土反底拱、底角錨桿加固巷道幫角，通過反拱改變底板承壓能 力、隔絕水源、提高幫與底的整體性治理巷道底鼓。具體反底拱施工設(shè)計(jì)如下：圖2第一段反底拱施工圖50002 施工材料及參數(shù)：(1) 回順反拱的尺寸特征：反拱外側(cè)半徑3. 75m,內(nèi)側(cè)半徑3. 35m,反拱壁厚 0. 4m,回填后巷道中部反拱最深為lm,反拱深入兩幫0. 5 mo(2) 在巷道兩幫底角，與水平呈-45度角4)22 x 2200mm螺紋鋼錨桿，錨 桿半長錨桿，間距08m。錨桿下壓橫豎圓鋼鋼帶，圓鋼鋼帶規(guī)格為4)22*4400mm

11、和()22*6500mmo(3) 反拱采用c30混凝土澆注。3 施工工藝：反底拱施工工序?yàn)椋浩鸬?局部休整成拱形-空壓機(jī)掏槽-支護(hù)幫錨桿-澆 筑c30碗反底拱-回填稈石壓平-観底板。反底拱施工采用短挖短修方式進(jìn)行，每段起底長度為20m,可根據(jù)現(xiàn)場具體情 況調(diào)整長度，最長不超過25 m。反底拱由22305回順97聯(lián)巷向102聯(lián)巷方向施工, 反底拱澆筑過程中，材料從尾巷運(yùn)輸。反底拱具體施工工序說明如下：(1) 起底保證起底后巷道底板呈拱形，每班起底長度為10m,每天早、中班安排澆筑、 夜班安排起底。(2) 掏槽利用空壓機(jī)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行掏槽，槽頂和厚木板接觸處局部必須人工 處理，保證槽頂平整。

12、(3) 支護(hù)幫錨桿嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)位置和角度進(jìn)行加固錨桿支護(hù)，兩幫采用22*2200mm螺紋鋼錨 桿加圓鋼鋼帶的支護(hù)形式，錨桿必須半長錨固，錨桿排距為08m。(4 )支模每天夜班支模，支模前必須將巷道內(nèi)積水抽干凈，淤泥清至實(shí)底，在模板下方 和底板之間墊碎石，碎石填充嚴(yán)密。(5 )拱形修正起底完后，如有局部段尺寸不滿足要求，對其進(jìn)行如下處理：超挖處采用片 石進(jìn)行回填，欠挖處采用人工配合空壓機(jī)進(jìn)行鑿除，保證巷道底板成拱形。(6) 反底拱澆筑 澆筑時(shí)先從巷道中間開始澆筑，中間澆筑完成后鋪槽鋼壓住，防止跑模， 然后依次向巷道兩側(cè)澆筑，保證澆筑底板成拱形，澆筑過程中必須使用振動(dòng)棒， 且不得出現(xiàn)跑?，F(xiàn)象 混凝

13、土澆筑必須采用振動(dòng)棒進(jìn)行充分振搗，直至混凝土無氣泡泛出為止。 每段混凝土施工時(shí)間差不能超過12小時(shí)。澆筑下段混凝土前，對上段混凝土的厚 木板進(jìn)行充填，采用大錘施壓讓厚木板與墻體和混凝提底板充分接觸。 為保證混凝土強(qiáng)度，混凝土由開拓準(zhǔn)備中心提供。 反底拱混凝土凝固2天后進(jìn)行稈石回填，回填后在殲石上方施工015m観 底板。(7) 聯(lián)巷口反底拱由于副幫聯(lián)巷口處反底拱無處受力，為保證反底拱使用效果，特加強(qiáng)了聯(lián)巷 口反底拱強(qiáng)度，聯(lián)巷口反底拱施工范圍必須超出聯(lián)巷口 2m。澆筑時(shí)先澆筑反底拱 后澆筑梁，梁要求一次澆筑成整體，具體施工設(shè)計(jì)如下：圖5反底拱聯(lián)巷口施工圖4 工程量及費(fèi)用起底工程量 300 x (

14、6. 2+1*5 )m3 =3360m3;碗澆筑工程量 300 x ( 2.5+0.15*5 ) =975n? ; 500*200*50mm 木托盤 3000 塊；4)22 x 2200mm 螺紋鋼錨桿 300 x 2=600 套； (j)22*4400mm 圓鋼鋼帶 150 條;4)22*6500mm 圓鋼鋼帶 300 條，(j)10*150*150mm 鋼 筋網(wǎng)片6.46 x 150=969 配筋4. 8噸，施工費(fèi)用共計(jì)213.6萬元，其中第一段 反底拱施工費(fèi)用108. 3萬元,平均每米單價(jià)0. 722萬元,第二段反底拱34. 8萬元， 平均每米單價(jià)0. 703萬元，第三段反底拱施工費(fèi)用7

15、0. 5萬元，平均每米單價(jià)0. 735萬元。(二)牲塊方案由于反底拱施工費(fèi)用高，工期長、難度大，我礦決定在22305回順92-97聯(lián) 巷起底后施工碗塊底板，通過施工碗塊底板保證綜采工作面快速通過底鼓區(qū)域， 具體方案如下：1 方案設(shè)計(jì)利用標(biāo)號c30混凝土提前制作長方體檜塊，碗塊中間加規(guī)格22螺紋鋼配筋, 縱向配筋長度2m,間距500mm,橫向配筋長度2. 6m,間距400mmo碗塊采用叉車裝卸，防爆車運(yùn)輸。腔塊設(shè)計(jì)體積為2600*2000*250mm,塊理論重量為3188公斤。22305回順巷道寬度為5.8米，設(shè)計(jì)施工長度為300米，全斷面砌碗塊，砌塊表面 平整，腔塊之間的縫隙要用混凝土澆筑。2 工程量及費(fèi)用(1) 工程量標(biāo)號c30観量：300*5. 8*0. 25=435m3 (制作輕塊300塊)；螺紋鋼配筋：20噸; 砌塊人工：10*10*3=300個(gè)。(2) 費(fèi)用施工費(fèi)用:435*843+20*50