软岩矿井综放工作面过旧巷“一通三防”技术管理
论文作者:同为论文网 论文来源:caogentz.com 发布时间:2016年12月09日

1 概况

1.1 S2S8二切眼概况

小康矿S2S8综放工作面开采初期由于地面动迁事宜,根据上级指示,回采时避开地面动迁范围,另送一条二切眼,先采一段距离后,再搬家倒面到二切眼继续进行回采。该中部切眼于2013年6月20日开始沿煤层底板掘进,拉门口布置在靠近回顺一侧,并且与回顺沿推进方向呈84°夹角。掘到107m时,由于拆迁工作得以解决,不再需要跳采,故停止掘进,将切眼内金属棚回收。回收后的支护形式为锚杆、锚索、金属网、木联合支护,为防止矿压对S2S8回顺的支护造成影响,拉门口往里留有6架拱棚没回,并且于2013年7月28日完全封闭,后期二切眼密闭附近出现过自然发火征兆,闭内注白泥近60吨。

1.2 工作面自然情况

S2S8工作面采用倾斜长壁放顶煤回采工艺,煤层厚3.79~9.4m,采高3m,放顶高度5~6m,工作面长度280m,煤层平均倾角4~12°,运回顺高差32m,顺槽沿煤层底板掘进,采用36U圆棚支护,工作面配风1040m3/min,绝对瓦斯涌出量6m3/min。

2 困难分析

目前工作面已回采至二切眼,即将通过二切眼旧巷,这是小康矿建矿以来首次过旧巷,小康矿为极软岩矿井,根据以往的经验,采动压会使顶煤破碎,锚杆锚索支护失效,并将二切眼压垮。出现两种状况,一是巷道空间全被压实;二是巷道还有一定空间,但是冒落现象随处可见。初步预计影响范围为:工作面在接近旧巷前5m、通过旧巷时以及过旧巷5m时这15m宽的区域,影响到工作面内的长度会达到110m,最小一次揭露旧巷长度也会近40m。在此期间工作面极易发生片帮、冒顶、压溜子等事故,造成工作面推进速度慢或无法正常推进,从而引起自然发火;且旧巷二次揭露后,破碎的煤体遇氧气后极易引起自然发火,如旧巷内存在一定空间,揭露后可能造成瓦斯大量涌出,引起瓦斯超限,这些都给安全生产造成重大隐患。

3 应对措施

综放工作面正常回采通过如此大规模的旧巷,在小康矿尚属首次,因此全矿上下非常重视,为此多次召开专业技术会议,研讨过旧巷的方法及如何应对可能带来的各种问题。为避免“一通三防”事故发生,以及发生“一通三防”事故后如何采取相应措施,我们制定了一系列技术措施。

3.1 启封旧巷、预先排放旧巷内瓦斯

在旧巷口距离工作面机尾20m时,安排队伍启封旧巷,清理、外运以往防灭火注的白泥,采用单体挂木梁方式支护顶板,向前恢复8m巷道,从恢复巷道情况看,巷道几乎全部被底板鼓起来的货填实。停止恢复后,在迎面向旧巷内平行旧巷方向施工两个10m深的探眼,用以观测旧巷内气体情况。由于探眼施工10m后,旧巷内仍为实体,因此断定旧巷内空间基本压实,无法对旧巷进行排放瓦斯。恢复的8m巷道采用风动风机供风,防止瓦斯积聚。

3.2 注氮气惰化采空区

工作面距二切眼旧巷15m时,将停止抽采的立孔作为注氮管路继续接设∮108mm铁管,形成上隅角采空区注氮系统;距旧巷5m时,将上、下隅角采空区注氮管路与运、回顺注氮管路连接,开始向采空区注氮,惰化采空区浮煤,从而抑制采空区自然发火。同时,调运、安装一台移动制氮机作为备机,保证注氮系统正常运行。

3.3 施工超前探测孔

由工作面向旧巷内施工超前探测孔,探查旧巷内瓦斯及一氧化碳气体情况。探测孔施工使用锚杆钻机,用∮50mm的钻头钻进,共施工五组,每组探测孔成对布置,间距1m,方位角均为6°,距离底板在1.8m高度开孔。并根据煤层赋存的走向角度计算出每组探测孔的长度,钻孔的倾角在7~17°不等,确保探孔能钻入旧巷内。利用工作面负压,通过超前探测孔,自然排放二切眼旧巷内的瓦斯。根据旧巷内瓦斯情况,必要时利用白班检修期间,将回顺注氮管路通过∮51mm胶管向探测孔内注氮气,压排旧巷内瓦斯。同时,瓦检员在二切眼旧巷口加强检查瓦斯、氮气等气体浓度。然后将探孔按规定用黄泥进行封堵,防止以后采煤机截割过程中探孔导通旧巷,造成旧巷内有毒有害气体涌出。探测孔施工设计见图1。

工作面向旧巷内共施工超前探测孔9个,最长孔深9.6m,最短孔深4m;最大瓦斯浓度73%,最小瓦斯浓度9%;最大一氧化碳浓度120PPM,最小一氧化碳浓度0PPM。经探测孔探查,旧巷内均为实体,封孔后采煤机正常割刀。探测孔数据情况见表1。

3.4 注岩体加固剂加固围岩

向旧巷松动圈岩体中注入矿用岩体加固剂,将旧巷顶板和煤壁破碎煤岩粘结在一起,提高煤体强度,防止割煤时发生片帮、冒顶、掩埋设备等事故。从后三角点往外5m往外开始,在回顺使用风煤钻向工作面煤体打注4分注浆铁管,并将铁管固定住,做好二次保护。注浆管通过∮13mm高压胶管与ZBQ-5/12型气动注浆泵相连,注入岩体加固剂,实现超前加固围岩的效果。4分注浆铁管长度为4m,孔深4m,外露长度0.3m。眼距为1.5m。距顶板0.2m处二肋开孔,向上仰角20°。化学注浆泵采用ZBQ-5/12型气动注浆泵。出浆管规格为∮13mm,注浆终压6~8MPa,按1:1的比例通过注浆管进行围岩加固;注浆顺序遵循由下至上,由近至远的原则,依次注浆。

岩体加固剂是一种由两种成分组成的产品,具有反应时间可调、阻燃性好(反应温度低于140℃)、粘结强度和压缩强度很高的特性,可有效与煤层或岩层产生粘合,寿命等同岩层。产品完全凝固后,其粘结强度可达3MPa以上,抗压强度可达40MPa以上。岩体加固剂主要性能指标表见表2。

3.5 工作面调角方法

工作面机尾于10月28日先揭露旧巷,为了能快速通过旧巷,减少同时最大揭露长度,综采队采取多进机尾,少进甚至不进机头方式进行截割回采。具体做法是:采煤机在机尾做一个尾后停在165#处,再回刀做一个尾,退到110#,再做一个尾,退到90#,再向机尾方向截割一遍,为防止运输机弯曲段过大,向机头方向割一遍通帮,但是机头不往前推,回到机尾继续调角。调角前机尾超前机头3.1m,调角后机尾超前机头13.6m,调角前切眼与两顺的角度为91°,调角后调角前切眼与两顺的角度为93.5°,将一次最大揭露长度由33m缩减为28m,有效地减少了工作面片帮、漏货的程度,降低了旧巷内自然发火几率,提高了安全生产的系数。

4 过旧巷期间“一通三防”管理

4.1 通风管理

1)每天安排专人对S2S8综放面风量进行测定,保证工作面风量稳定在1000~1100m3/min,风量发生变化要及时进行调整。

2)S2S8综放面两顺要加强翻修,确保两顺巷道通风断面满足要求。

3)启封旧巷后恢复的8m巷道采用风动风机供风,加强局部通风管理。

4.2 瓦斯管理

1)过旧巷期间,采煤机前、后滚筒各安排一名专职瓦检员,检查煤壁、风流、顶板、底板、探测孔及裂隙带附近的瓦斯情况;同时,在采煤机前、后滚筒各安排一名人员负责向滚筒洒水,防止采煤机滚筒割到旧巷内锚杆、护帮板、前梁等产生火花。(2)采煤机割煤期间,悬挂便携式瓦斯检测报警仪,并设置常开检查瓦斯状态,瓦斯超限立即停止作业。

3)采煤机内、外喷雾要保证完好,割煤期间正常使用。

4)加强上隅角瓦斯抽放,及时施工抽放立孔,杜绝瓦斯超限。

5)监测队加强监测系统日常维护,定期进行断电功能试验,保证瓦斯断电灵敏、可靠。

4.3 防灭火管理

1)工作面距旧巷5m时,每次生产循环结束后,对上、下隅角用白泥封堵严密,直至工作面完全通过旧巷,从而减少采空区漏风,抑制采空区自然发火。

2)在上隅角及170#支架后向采空区预埋∮50mm注泥管,当采空区出现自然发火征兆时,及时注白泥灭火。

3)由回顺向工作面内接设一趟∮51mm注氮管路,并安设5个三通阀门,一旦旧巷内或采空区出现自然发火征兆,可随时进行注氮。

4)过旧巷期间,出现自然发火征兆时,在工作面100#支架至机尾端头架,每5架插一根注泥管;在工作面10#支架至机头端头架,每10架插一根注泥管;同时,将上、下隅角封堵墙及所有发现异常的地点(包括附近10m范围内)进行喷浆,预注白泥;过旧巷时,对旧巷暴露的煤体打眼、插管并进行喷浆,必要时进行注白泥。

5)瓦检员加强工作面、架间、上下隅角及两顺的防灭火检查,做好预测预报。每天对工作面、上隅角、回风流、局部架间及抽放立孔进行取样化验分析。

6)地面备足注泥泵、喷浆泵、凝胶泵和白泥、凝胶等防灭火设备及材料。

5 效果分析

1)采空区注氮量1000m3/h,过旧巷期间注氮量总计55.2万m3,注氮前后,上隅角、回风流及工作面架间一氧化碳浓度保持稳定,未发生自然发火。注氮后,S2S8回风流一氧化碳浓度变化曲线见图2。

2)过旧巷期间,工作面、上隅角、回风流瓦斯浓度没有出现异常变化,未造成瓦斯超限和积聚。过旧巷期间,S2S8回风流瓦斯浓度变化曲线见图3.

3)工作面过旧巷期间,未出现自然发火征兆,旧巷原有空间已被压实,故上隅角及架后注白泥,架间及对旧巷暴露煤体插管、喷浆、注白泥等应急处置措施并未实施。

4)本次S2S8综放面通过如此大规模的旧巷,在小康矿矿史尚属首次,因此全矿乃至集团公司都非常重视。因此执行矿、队和生产、技术、保安区两套班子在井下现场死盯死守,现场指挥,协调安全、生产工作,发现问题马上处理,不留有隐患。经过全矿干部、职工协同会战,仅用了16天就整个通过了旧巷。

6 结束语

S2S8综放面过旧巷是小康矿建矿以来首次过旧巷,通过上述各种措施,取得了显著效果,减少了一次综放工作面搬家到面,保证了原煤生产工作持续不间断;上隅角、架间、回风流一氧化碳浓度及温度保持稳定,过旧巷期间没有瓦斯超限和积聚,安全效益、经济效益明显,同时,也为小康矿以后工作面过旧巷积累了宝贵经验。


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