煤巷掘進工作面防治煤與瓦斯突出安全防護體系

1、煤巷掘進工作面防治煤與瓦斯突出安全防護體系溫世平(河南煤化(集團焦作煤業(yè)公司,河南焦作454000摘 要:論述了在煤巷掘進工作面防治煤與瓦斯突出的安全防護體系由單純的 被動的防護到 主動的控制防護,把安全防護的 理念向前推進了一步,提高到了新的階段。關鍵詞:煤巷掘進工作面;煤與瓦斯突出;安全防護體系;防突柵欄;防逆風裝置中圖分類號:TD713+.3 文獻標識碼:B 文章編號:1003-496X(201002-0034-031 問題的提出焦作礦區(qū)受地質(zhì)構造的影響,是具有嚴重煤與瓦斯突出危險的礦區(qū)之一,現(xiàn)有的13對生產(chǎn)礦井中有10對為突出礦井。焦作礦區(qū)煤層瓦斯含量15 34m3/,t煤層瓦斯壓力0

2、.72.42M Pa。在長期的生產(chǎn)實踐中,突出現(xiàn)象時有發(fā)生,迄今已達300余次,而發(fā)生在煤巷掘進工作面的突出高達80%以上。隨著礦井機械化程度的提高、生產(chǎn)能力的加大、開采水平向深部的延伸,瓦斯突出的危險性、頻率和強度也在不斷加大。瓦斯突出強度的增大,必然給煤礦的安全生產(chǎn)帶來更大的風險,同時對煤礦的生產(chǎn)系統(tǒng)和安全防護提出更高的要求。1988年!防治煤與瓦斯突出細則頒布實施,要求采用 四位一體(即預測預報,防突措施,效果檢驗,安全防護的綜合防突措施。安全防護措施包括:震動爆破、遠距離放炮、防突反向風門、防逆風裝置、壓風自救系統(tǒng)、隔離式自救器、避難硐室等。自!防突細則頒布后,雖然在生產(chǎn)過程中煤礦企業(yè)

3、嚴格執(zhí)行!防突細則的各項要求,但還是發(fā)生了高達百次的低指標突出事故。在真正發(fā)生大型和特大型突出事故時,僅有上述的安全防護措施已不能保證安全生產(chǎn)的需要。如突出后逆風現(xiàn)象時有發(fā)生,礦井原先認為進風巷道的安全地點也變的十分危險,僅憑簡單的防突反向風門、防逆風裝置、壓風自救系統(tǒng)、隔離式自救器已完全不能滿足事故避難的需要。例如: 2003年1月23日某礦25051下風道五切眼放炮時發(fā)生突出事故,突出煤650,t瓦斯5萬m3,突出后逆風距離達300多m,逆風的高濃度瓦斯流造成在進風軌道上偏口休息的19人窒息傷亡;再如:2001年5月16日12:25某礦27011回風巷放炮時發(fā)生突出事故,突出煤量900,t

4、瓦斯量9萬m3,突出的瓦斯流從風機吸風口及風門底逆出瓦斯2040m3,逆風距離200多m;2005年8月23日某礦15051區(qū)段巷在放炮時發(fā)生突出事故,突出煤量2397,t瓦斯量23萬m3,突出后逆風距離近400m。萬幸的是由于機電設備管理到位,事故處理得當,沒有發(fā)生更大的人員窒息傷亡和瓦斯爆炸事故。事故雖然發(fā)生了,如何從事故中吸取經(jīng)驗教訓,如何在現(xiàn)有防突技術不能完全控制突出事故發(fā)生的情況下,避免瓦斯突出誘導更大的事故災難的發(fā)生成了一個重要的課題,有必要對安全防護措施進行業(yè)化的管理,在2004年6月成立了抽采區(qū)、2008年成立通防管理部,完善了抽采的有關各項管理制度,礦井制定了月、季、年以及3

5、年和5年的抽采規(guī)劃,擺正了抽、掘、采的位置,嚴格做到 不抽不采,并針對打鉆進度、月度抽采率、年度抽采量,制定了獎懲激勵機制,鉆孔的成孔率和進度有了大幅度的提高。幾年來瓦斯抽采率連年持續(xù)上升,尤其2007年后,通過技術改進,抽采率更是明顯上升,目前采面抽放率已經(jīng)達到80%以上,礦井抽采率達到60%以上。作者簡介:任乃俊(1964-,男,河北魏縣人,大學學歷,工程師,現(xiàn)任冀中能源張家口礦業(yè)集團安全副總經(jīng)理。(收稿日期:2009-07-15;責任編輯:王福厚#34#煤礦安全(T ota l424 技術經(jīng)驗完善。為有效地防止突出和控制突出,焦作煤業(yè)公司及各生產(chǎn)礦井高度重視,嚴格管理,并開展了大量的科研

6、攻關和技術革新,防突柵欄、防逆風裝置和防突風門等具有專利技術和焦煤公司特點的裝置在安全防護中發(fā)揮著重要的作用。以此為基礎,形成具有焦煤公司特點的突出綜合防護技術,既煤巷掘進工作面突出安全防護體系。2 煤巷掘進工作面突出安全防護體系以突出機理及瓦斯災變運移規(guī)律為基礎,針對焦作礦區(qū)的生產(chǎn)實際,提出了 風量足、斷面夠、系統(tǒng)順、設施牢、不失爆十五字的防突方針,研究和試驗了幾種防護措施。在沒有能力完全避免突出的情況下,突出事故防護的目的在于如何變大突為小突,變瓦斯涌出量大為瓦斯涌出量小、變突出時的巨大沖擊波為緩慢釋放的可控小型沖擊波,變突出時影響較大的生產(chǎn)地區(qū)為影響小區(qū)域的生產(chǎn)地區(qū),把突出掌握到可控的范

7、圍內(nèi),以至于突出后對生產(chǎn)系統(tǒng)及人員安全的威脅降到最小可控的程度。2.1 本質(zhì)安全型通風系統(tǒng)突出礦井要建立安全可靠的 本質(zhì)安全型通風系統(tǒng)(既平時能為礦井生產(chǎn)提供所需要的風量,良好的風質(zhì)和穩(wěn)定的風向,災變時又能保證通風系統(tǒng)安全、可靠,經(jīng)得住災害的沖擊,能將災害限制在最小范圍之內(nèi)。此通風系統(tǒng)除滿足一般礦井通風系統(tǒng)的要求外,還必須滿足以下要求:要保證突出危險的掘進工作面有獨立的進、回風巷,回風巷必須直接與采區(qū)回風上(下山或總回風連通,其連接巷道口應與風流方向順交,兩口之間的距離不得<5 m;%礦井通風系統(tǒng)要簡單,控風設施要少,風流要穩(wěn)定,回風巷嚴禁建筑任何控風設施,經(jīng)常保持回風巷暢通無阻;&am

8、p;采區(qū)回風上(下山要直通礦井或水平總回風,應避免采區(qū)回風上(下山彎曲繞巷布置等。同時要保證回風有足夠的斷面?？偟膩碚f就是: 風量足、斷面夠、系統(tǒng)順,使通風系統(tǒng)最優(yōu)化。通風系統(tǒng)最優(yōu)化是一切防護的關鍵之所在,離開通風系統(tǒng)的合理、可靠,什么防護措施都難起關鍵作用。2.2 反向風門突出危險掘進工作面的進風側(cè)必須設置2道以上堅固的反向風門,反向風門的墻垛可用磚和混凝土建筑,嵌入巷道周邊深度,巖石巷不得<0.2m,煤巷不得<0.3m;墻垛最小厚度不得<0.8m;靠近工作面一側(cè)的墻垛必須用水泥沙漿砌筑,另外的風門墻可用白灰沙漿砌筑。穿過墻垛的風筒必須是裝有防逆風裝置的鐵風筒。反向風門門板

9、的厚度不得< 50mm,并用2根50mm(50mm以上角鐵穿帶,風門墻垛若有水溝穿過時,必須建立反水溝或設防逆風拍門。焦煤公司的突出危險性較大的掘進工作面一般建設3道防逆風反向風門。2.3 防突柵欄防突柵欄的主骨架用不小于14號槽鋼焊接,網(wǎng)孔200mm(20mm;主骨架上鋪的擋網(wǎng),用 6 mm的圓鋼焊接,網(wǎng)孔50mm(50mm。防突柵欄必須牢固地固定在巷道頂板的錨桿上,且采用 20mm的圓鋼連接,連接裝置必須牢固可靠,防突柵欄與巷道底板的夾角呈45+60+。防突柵欄在掘進工作面有人作業(yè)時,處于常開狀態(tài),當放炮或采取其他防突措施(如水力沖孔等掘進工作面無人員時要把防突柵欄處于關閉狀態(tài)。堵(

10、封住掘進工作面的全斷面,第一道防突柵欄安設距掘進工作面<30m,第二道防突柵欄安設距掘進工作面<50 m。一旦發(fā)生突出事故,第一道防突柵欄可以有效地阻擋突出的煤炭,突破第一道防突柵欄的煤炭又被第二道防突柵欄阻擋,進而控制突出煤量,減小突出強度。例如:2009年5月15日某礦16021回風巷在采取水力沖孔防突措施時發(fā)生突出事故,突出煤量為470,t突出瓦斯量為4.2萬m3。拋煤距離為97.6m。第一道防突柵欄以里除突出的氣道外充滿了突出的煤炭。防突柵欄也由于突出煤的沖擊作用而變的彎曲變形,起到了明顯的阻擋突出的作用。還有多起突出事故均能證明,防突柵欄在減少突出煤量,控制突出強度中起到

11、非常明顯的作用。2.4 逆風的預防突出后逆風的預防更是一個難題,焦煤公司的科技人員研制了防逆風裝置,如圖1所示。其原理是:當發(fā)生突出事故,在極短的時間內(nèi)防逆風裝置立即動作,將突出動能控制在一定區(qū)域內(nèi),減小粉煤瓦斯流沖擊波波及范圍,防止通風系統(tǒng)遭到破壞,有效地控制巷道風流逆風。突出防逆風裝置由高濃度沼氣傳感器、沖擊波傳感器、信號處理裝置(控制器、墻體、木結構風門、操作箱、執(zhí)行機構、高壓風管路組成。巷道掘進施工(放炮或水力沖孔期間,一旦發(fā)生突出或瓦斯?jié)舛瘸^設定值時,設置在掘進工作面的高濃度沼氣傳感器和沖擊波傳感器接收到信號后,將信號傳輸給信號處理裝置,指示該裝置執(zhí)行機構迅速動作,關閉防逆風風門,

12、對瞬間涌出的大量瓦斯和沖擊波#35#技術經(jīng)驗 煤礦安全(2010-02 圖1 掘進工作面瓦斯突出防逆風裝置示意圖進行緩沖和限制在一定范圍。沖擊波傳感器應安裝在兩道防突柵欄之間的巷道斷面上部中間并固定牢固。高濃度沼氣傳感器應設在防突柵欄外1020m 處。防逆風裝置應設在掘進工作面專用回風口以里510m 處。發(fā)生突出防逆風裝置啟動后,不得隨便打開防逆風風門,必須經(jīng)過通風稀釋瓦斯,待瓦斯?jié)舛冗_到允許值時方可打開防逆風風門。正常情況下掘進工作面有人工作時必須關閉防逆風風門的保險裝置,以防裝置誤動作而發(fā)生不必要的事故。焦煤公司防逆風裝置自2007年開始普及安裝到突出危險性較大的掘進工作面后,至今共發(fā)生掘進工作面突出事故21起,防逆風裝置均能正常動作,沒有再發(fā)生過突出逆風及傷亡事故。其中經(jīng)過防突柵欄的阻擋作用,突出煤量最大475,t 瓦斯量最大4.2萬m 3。防逆風裝置安裝示意圖如圖2所示。2.5 其他安全防護措施圖2 掘進工作面瓦斯突出防逆風裝置安裝示意圖震動爆破、遠距離放炮、避難硐室、壓風自救系統(tǒng)、隔離式自救器等按!防突細則的要求設置和管理。3 結 語焦煤公司的安全防護體系由單純的 被動的防護 到 主動的控制防護 ,把安全防護的 理念 向前推進了一步,提高到了新的階段,也對以后的突出