寺家庄矿沿空掘巷工作面瓦斯治理技术的硏究与应用

2022-10-12

引言

瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期阶段形成的气体,纤维素和有机质在厌氧菌的作用下被分解而成,其重要成为是烷炷。瓦斯在遇到明火时,会即刻燃烧,随即发生“瓦斯”爆炸,能够严重的威胁到矿工的生命安全。因此,在开采煤矿的过程当中,对瓦斯的治理就显得极为重要,而寺家庄煤矿公司制定的“一矿一策、一面一策”瓦斯治理方案,就全面有效的防止了瓦斯发生爆炸的危险,有效的保证了矿工的生命安全。

1.采掘工作面瓦斯治理“一面一策”

(1)作面概况

15106工作面采用走向长壁方式布置,设计长度1820m,可采长度1530m,工作面长度286m,可采储量385万吨,地面标高937.3～1098.1m,工作面标高530～590m,该工作面为孤岛工作面,东侧15108工作面、西侧15104工作面均已回采。工作面总体为东高西低的单斜构造,整体盖山厚度410～510m,倾角一般1°～12°,平均6.5°,煤层平均厚度为5.5m,工作面瓦斯含量9～16m3/t,瓦斯压力0.3～ 0.74Mpa,瓦斯涌出量18～20m3/to进风巷、回风巷道规格分别为5.0x4.0m、4.8x3.9m,矩型、断面积分别为20.0m2、 18.7m2,锚网索配合W钢带及工字钢支护。

(2)工作面瓦斯涌出量预测

15106工作面进风巷、回风巷掘进期间瓦斯涌出量参照15108工作面回风巷,预测15106进风巷、回风巷最大绝对瓦斯涌出量为2.7m3/min,切巷最大绝对瓦斯涌出量为4.8m3/min。

(3)瓦斯综合治理设计

进、回风巷掘进巷道防突设计:

15号煤为突出煤层,该工作面为突岀危险工作面。

基于该工作面为孤岛面,相邻的15108、15104工作面均已回采完毕,孤岛面处于整体卸压、无突岀危险区域,防突管理难度相对较小,瓦斯治理工程相对较少,考虑将孤岛工作面进、回风巷布置在距采空侧巷道7m范围内,不执行区域防突措施,只执行局部防突措施,采用“沿空掘巷”工艺。

工作面掘进期间采用钻屑指标法对工作面前方煤体进行突岀危险性循环预测,指标不超时方准掘进,且至少保留2m的校检孔超前距;预测指标超标,采取施工排放钻孔局部防突措施,钻孔控制范围为迎头及巷道两侧轮廓线外5m,局部防突措施经效检合格后,方可掘进。

(4)瓦斯治理措施

进、回风巷掘进每60m在实体煤侧施工一个耳钻场,采取巷帮钻场连续拦截抽采掘进前方煤层瓦斯。即工作面每施工60m在巷道实体煤帮施工一个钻场施工顺层长钻孔,钻孔控制范围为迎头以前80m巷道实体煤侧轮廓线外15m。钻孔最大孔深不小于80m。

(5)局部综合防突措施

工作面突出危险性预测预报。巷道正前布置3个预测预报孔,呈1排布置,控制巷道轮廓线外2m,预测预报孔应尽可能布置在软分层中,两侧预测预报孔孔深12m,中孔孔深10m,每2m测试一次钻屑瓦斯解吸指标K1值,每1m测试一次钻屑量S。每掘进8m进行一次预测预报。

(6)通风系统设计

进回风路线:

回风巷/切巷:中央盘区运输巷-15106回风下料巷- 15106回风顶板岩石预抽巷-15106回风巷局扇、风筒-工作面迎头-15106回风巷-15106低位抽采巷-中央盘区南回风巷-中央回风立井-地面。

进风巷:中央盘区带式输送机巷-15106工作面运输斜巷15106进风巷风巷局扇、风筒-工作面迎头-15106进风巷- 15106进风顶抽巷-中央盘区回风配巷-中央回风立井,地面。

(7)抽采系统设计

进、回风巷工作面最大绝对瓦斯涌出量为2.7m3/min,切巷最大绝对瓦斯涌出量为4.8m3/min,进、回风巷抽采管径除满足巷道掘进抽采的同时兼顾回采面顺层孔的抽采,各选用一路直径510mm的抽采管,能满足抽采需要。

2.采掘工作面“一面一策”几点说明及建议

(1)采掘工作面瓦斯涌出量计算均采用临近采掘面进行类比,预测的各工作面绝对瓦斯涌岀量与现场实际有一定的出入,在生产过程中应加强基础资料的收集,以满足实际安全生产的需要。

(2)采掘面区域防突措施,均离不开穿层钻孔或顺层钻孔预抽,应加强钻孔施工、验收、封孔、管路连接的管理,改进封孔、管路连接工艺,提高抽采效果。

(3)重点做好以下工作:①矿井对影响采掘的各煤层按规定进行瓦斯基础参数的测定,为采掘工作面瓦斯涌岀量计算及瓦斯治理措施提供科学依据。②考察各类钻孔的抽采半径,为钻孔设计提供依据。③做好抽采系统的优化工作。④搞好矿井瓦斯等级鉴定工作。⑤掘进工作面瓦斯治理方式。

3.工作面煤层自燃发火因素分析及安全风险管控内容

(1)工作面自燃发火因素及特征分析

①寺家庄矿15#煤层自燃倾向性属III类不易自燃煤层,其他回采工作面在安装、回采、回收支架等过程中未出现过自燃现象。15号煤属中灰、中硫、低磷、低挥发分、高发热量的无烟煤。

②工作面回采两侧相邻151081作面(采空区),15104工作面(采空区),同时工作面掘进过程中使用“小煤柱”掘进方式,致使工作面进风巷、回风巷离采空区距离较近 (距离采空区平均长度为7m,最近为2m),受到矿压的影响可能存在“小煤柱”破碎、压裂、采空区漏风等风险因素,从而引发工作面自燃,瓦斯、CO超限事故。

(2)安全风险管控内容

受到矿压的影响可能造成“小煤柱”破碎、压裂、采空区漏风等风险因素,从而引起工作面煤层自燃,瓦斯、CO超限事故。

(3)安全风险管控措施

①预防性措施

工作面相邻采空区钻场防灭火措施:

回采前对采空区的钻场进行补充充填,以减少钻场向采空区的漏风,同时要将钻场前后10m范围内的煤体进行注胶加固处理,提高“小煤柱”的支撑力。

待钻场充填、煤体注胶完成后,在钻场前后20m范围内进行喷浆(喷浆厚度不小于0.Im)处理,进一步减少向采空区的漏风。

②工作面回采前,要对15104工作面、15108工作面已采区闭墙进行加闭,减少已采区的漏风。闭墙厚度不小于2.0m,墙两面用砖砌筑,单面砖墙厚度不得小于50cm;注浆前要对前、后墙及两帮进行抹面,防止注浆时墙体跑浆,做到墙体里、外均抹面,抹面厚度不得小于20mm,并对墙体与煤、岩的接触位置进行包边,包边宽度不得小于200mm,闭墙要砌在顶底坚实的岩石上,掏槽要见实帮、实底。

③工作面回采期间,要及时封堵落山,工作面每推进10m封堵一次(进、回风落山循环进行封堵);封堵落山要用专用封堵材料,并在封堵前在落山内放置一定量的干冰。

4.结论

沿空掘巷,主要是将巷道布置于低应力场,使巷道便于维护,减少巷道的变形量,其关键点,主要在于严格控制了煤柱的宽度,而留下小煤柱的主要目的,则是将巷道和开采空了的区域隔离开来,以此来防止开采空了的区域的水和有害气体顺利串入巷道,危害矿工的生命安全,发生危险事故。但是煤柱的宽度对巷道的维护起到了至关重要的决定性作用,若是煤柱过于偏小,由于已经开采空了的区域的煤柱承受力已呈现出塑形,就很容易引起煤柱失衡;若是煤柱过于偏大,则回采巷道的布置,就会在压力的增高区以内,这会使巷道的压力增大,导致支护困难,而支护是煤矿开采过程中的大问题,对能否顺利进行煤矿的开采工作至关重要,也对煤矿开采过程中的安全隐患问造成重大影响。因此,合理把握煤柱的大小,对巷道的支持和维护至关重要,同时也能够有效的治理到瓦斯问题。

摘要：近年来,随着我国煤矿开采工作的陆续进行,瓦斯治理问题成为了当前煤矿开采的重要问题之一,根据平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心的专家意见以及集团公司领导下矿办公会的会议精神,寺家庄公司对瓦斯管理制定了“一矿一策,一面一策”的治理方案。本文主要探讨寺家庄矿沿空掘巷工作面瓦斯治理技术的研究与应用。

关键词：寺家庄矿,沿空留巷技术,瓦斯治理技术,研究与应用