基于消除重大瓦斯事故隐患实现综采工作面“电电闭锁”功能的应用与实践

2022-09-11

前言

山西汾西矿业(集团)有限责任公司所属多处矿井瓦斯灾害严重,且大部分矿井存在综采工作面胶带输送机设在回风顺槽、溜煤眼设置在回风顺槽导致通风系统不稳定等共性问题。为严格落实国家煤矿安监局《关于加强煤与瓦斯突出事故监测和报警工作的通知》(安监总煤装〔2013〕28号)文件规定,将各项瓦斯防治措施落实到位,很有必要对综采工作面“电电闭锁”应用存在的困难进行探讨,查找解决问题的办法,真正实现高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井综采工作面的“电电闭锁”功能,提高矿井综合抗灾能力。

1.“电电闭锁”

高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的综采工作面回风顺槽内除辅助运输系统外,不得布置其它任何电气设备,同时工作面实现“电电闭锁”功能。

“电电闭锁”功能:高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井,综采工作面生产电气设备运转时,回风顺槽内电气设备闭锁断电,反之亦然。

2.解决方案

高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井综采工作面回风顺槽布置电气设备,本身就存在安全隐患。工作面在割煤期间,煤体内瓦斯释放,回风流中瓦斯浓度增加,若回风流中电气设备同时运转,增加了发生瓦斯灾害事故的概率。因此,实现“电电闭锁”功能,对于严格落实瓦斯防治工作是一项很重要的工程。

(1)“U”型通风综采工作面进风顺槽实现“机轨合一”布置,取消回风顺槽电气设备

①扩大巷道断面

双柳煤矿、曙光煤矿矿山压力较小,可通过增加进风顺槽的巷道断面,将设备列车与胶带输送机设在进风顺槽中,实现“机轨合一”,全部将综采工作面所需的电气设备布置在进风风流中。要求进风顺槽宽度不得小于5.3m。

进风顺槽具体宽度为:0.3m(风水及排水管路宽度) +0.5m(管路与皮带的安全距离)+1.8m(皮带输送机宽度)+0.5m(皮带与轨道的安全距离)+1.5m(轨道运输的安全宽度)+0.7m(轨道运输与煤帮的安全距离)=5.3m。如图1所示:

②扩刷存放车场

南关煤业、正令煤业开采煤层埋藏较深,巷道矿压显现明显,顶板不易管理,扩大巷道断面会大大增加顶板管理难度,造成新的安全隐患,且随着综采工作面的推进,顶板压力显现增大,巷道压力增大,进回风顺槽(顶板下沉、底鼓、帮鼓)较大,若实现“机轨合一”布置,将胶带运输机、设备列车同时布置在进风顺槽会造成巷道有效通风断面减小、行人运输困难等现场问题。

为此,可在巷道掘进时,进风顺槽间隔扩刷车场。综采工作面设备列车组合开关和变频器距刮板输送机机尾供电距离最远不超过500m,考虑转载机40m,电缆自移装置收纳最短30-40m。工作面推进至距离车场70-80m时,设备列车必须拉移至下一个车场。则长度200m工作面第一个车场距切眼220m刷扩一个80m长车场,以后每隔60-70m实体煤柱扩刷一个80m长车场。设置设备列车车场刷扩长度为80m(有设备列车14个,合计60m长,自动化工作面新增一泵一箱、两车过滤装置、一车集控、一车乳化液自动配比,合计20m),深度为0.8米,刷扩高度为3.8m。设备列车放入车场,既可满足通风断面要求,又可方便行人、运输。实现进风顺槽“机轨合一”布置。如图2所示:

③改造设备列车

在断面参数不变情况下,对设备列车进行改造,将其安设在胶带输送机机尾上方并与自移式胶带机尾进行连锁,将乳化液泵站改造为远距离供液(1000m移设一次)。

(2)改变综采工作面的通风方式

①正珠煤业综采工作面采用“U”型通风瓦斯涌出量大、涌水量大,回风顺槽内需要安设抽采设备、排水设备进行作业,若实现“电电闭锁”,工作面作业时,则会导致回风顺槽抽采管路抑爆装置、排水设备失电,造成新的安全隐患;回风顺槽排水、打钻、运输、检修作业,又会影响工作面生产、检修时间。

②中兴煤业、曙光煤业抽放裂隙带瓦斯的工作面,钻孔施工采用三个班施工,若实现“电电闭锁”,只能在检修班进行打钻作业,会影响抽采衔接;若提前施工完所有钻孔,由于搁置时间较长,会出现塌孔、堵孔现象,会影响抽采效果。

③两渡煤业、正善煤业工作面断层、陷落柱揭露较多,为提高回采率及加快推进度,则会将工作面缩短进行“刀把子”布置,为确保运输系统畅通,满足生产需求,需要将胶带输送机布置在平直的顺槽内。

④高阳煤矿、水峪煤业煤层含硫较高,若将胶带输送机与设备列车布置在同一巷道中,受硫化物、粉尘、湿度影响,会加快设备列车(变频开关、组合开关软启动)腐蚀、老化,故障增多。

介于上述情况,则需改变综采工作面的通风方式,将两巷全部调整为进风巷。Y型通风方式就可很好解决这一问题。现在大力推行无煤柱开采技术,综采工作面通过采用Y型通风方式,即一条顺槽作为主要进风巷,另一条顺槽作为辅助进风巷,沿空流巷作为回风巷,如此综采工作面所有电气设备就都处在了进风流中了。

两进一回Y型通风方式是适合无煤柱开采技术要求的预防和治理工作面上隅角瓦斯积聚最有效的通风方式。Y型通风很好的避开了U带尾巷的缺点,它不设瓦排巷,不存在瓦排巷复杂的管理工作,而且存在以下优点:由于双巷进风,不存在回风隅角的问题,这从根本上攻克了上隅角瓦斯超限的历史性难题;Y型通风采用的沿空流巷技术可降低矿井的巷道掘进量,并且能提高资源的回收率。

(3)通过远动开关控制变电所的高开,实现“电电闭锁”

回采工作面生产期间,当“机轨合一”顺槽高开送电时,回风顺槽高开闭锁停电;反之,当回风顺槽高开送电时,“机轨合一”顺槽高开闭锁停电;回采工作面检修期间,回风顺槽高开与“机轨合一”顺槽高开不能互为闭锁,否则影响检修、打钻。

最终,通过采取“机轨合一”和“Y型通风方式”,成功实现了综采工作面电电闭锁,有效解决了综采工作面溜煤眼设在回风系统和综采工作面回风系统设置电气设备的问题,全面强化了综采工作面通风系统管理,确保了工作面通风系统的稳定可靠,提升了矿井综合抗灾能力,从根本上消除系统缺陷,未工作面实现安全生产创造了有利条件。

3.结论

(1)由于掘进期间断面增大,导致在回采和掘进工程中顶板管理难度相应增大,所以掘进及回采期间必须加强顶板的支护,确保安全。

(2)在实行“机轨合一”的同时,也解决了溜煤眼布置在回风巷的问题,进一步提高了通风系统的稳定性。

(3)扩刷存放设备列车车场和改造设备列车,相对巷道施工工程量较小,具有较强的实用性。

(4)Y型通风采空区漏风较大,对于煤层自然发火期较短的矿井,要同时做好一系列的采空区防灭火工作,防止采空区自然发火。

摘要:为消除高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井综采工作面重大瓦斯事故隐患,针对山西汾西矿业(集团)有限责任公司所属不同矿井地质构造、瓦斯赋存和工作面现用通风系统、装备等情况,通过采取扩大断面、扩刷存放车场、改造设备列车、采用Y型通风系统等技术,成功将“电电闭锁”功能进行了应用与推广,实现了综采工作面生产时回风顺槽按“专用回风巷”管理。

关键词:瓦斯,电电闭锁,应用与实践

参考文献

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