煤礦發(fā)展中“一通三防”技術(shù)

煤礦發(fā)展中“一通三防〞技術(shù)1概況淮南礦業(yè)集團謝橋礦位于淮南潘謝礦區(qū)西翼，于1997年5月投產(chǎn)。按照集團公司的發(fā)展戰(zhàn)略方針，為建設(shè)安全高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井，謝橋礦通過高定位技術(shù)改造，計劃分“三步〞實施發(fā)展目標(biāo)，于2008年達(dá)到800萬t。礦井現(xiàn)開采第一水平為-610m，標(biāo)高為-440～-720m，進(jìn)行上、下山開采。主采煤層C13-1、C11-2、B8均為高瓦斯煤層，其中C13-1煤層為特別煤層。C13-1煤層采納綜采放頂煤一次采全高回采工藝，C11-2、B8煤層采納綜采一次采全高回采工藝；掘進(jìn)采納綜掘和炮掘工藝。隨著開采強度的加大、開采深度的延深及礦井年產(chǎn)量逐年上升，礦井瓦斯含量和瓦斯涌出量顯然增大，采掘工作面瓦斯超限頻繁，煤層特別危險性、自然發(fā)火危險性依舊存在，嚴(yán)重制約了礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效能力的發(fā)揮。為此，針對謝橋煤礦近幾年的“一通三防〞技術(shù)問題進(jìn)行了經(jīng)驗總結(jié)和技術(shù)分析，提出技術(shù)攻關(guān)方向，為保證礦井實現(xiàn)繼續(xù)高產(chǎn)高效發(fā)展目標(biāo)提供技術(shù)指導(dǎo)。2“一通三防〞技術(shù)礦井原制定年產(chǎn)量400萬t，通風(fēng)系統(tǒng)為兩翼對角式，工業(yè)廣場區(qū)矸石井、副井進(jìn)風(fēng)、主井輔助進(jìn)風(fēng)，東、西兩翼風(fēng)井回風(fēng)。各采區(qū)獨立通風(fēng)，采煤工作面采納“U〞形通風(fēng)方式，掘進(jìn)工作面采納壓入式局部通風(fēng)機通風(fēng)，局部通風(fēng)機實現(xiàn)“三專兩閉鎖〞，局部通風(fēng)機功率從11kW、28kW上升到2×18.5kW、2×22kW、2×30kW、2×55kW，專用局部通風(fēng)機與備用局部通風(fēng)機能在5～20s內(nèi)實現(xiàn)斷電自動切換。因礦井產(chǎn)量快速提升，礦井的通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，現(xiàn)正在進(jìn)行礦井東、西翼通風(fēng)系統(tǒng)的改造，將新增通風(fēng)巷道11700m，改換東、西翼風(fēng)井通風(fēng)機，西翼通風(fēng)系統(tǒng)改造工程計劃在2007年底完工。礦井瓦斯治理由局部治理向區(qū)域治理轉(zhuǎn)變，治理技術(shù)由單一方法向綜合方法轉(zhuǎn)變，以風(fēng)排瓦斯為主向抽瓦斯為主轉(zhuǎn)變，現(xiàn)以1242(1)工作面為例介紹如下。1242(1)工作面為西一C11-2組采區(qū)4階段，且為C11-2煤層首個解放層開采工作面，上下順槽均采納錨網(wǎng)支護，工作面可采走向3000m，傾向長240m，割煤采納MG300/700—WD/3.3型采煤機，液壓支架為ZZ6400/17/35型，采納大截深多循環(huán)的生產(chǎn)方式，截深0.8m，采高2.6m，計劃日產(chǎn)量7000t左右，估計瓦斯涌出最達(dá)30m3/min，瓦斯來源于本煤層及被保護層1242(3)工作面，工作面配風(fēng)2300m3/min。(1)尾抽巷埋管抽放為解決1242(1)綜采工作面初放期間瓦斯問題，制定1條尾抽巷：外錯1242(1)上順槽6m，沿C11-2煤層走向施工60m，利用上順槽臨時抽放系統(tǒng)2BE1—303泵抽放，1242(1)綜采工作面上順槽退尺15m尾抽巷開始發(fā)揮作用，上順槽退尺89m尾抽巷失去作用，瓦斯抽放量在0.45～0.87m3/min之間，日產(chǎn)量平均4200t左右。(2)頂板走向鉆孔抽放初放期間，在上順槽離工作面50m位置施工鉆場，鉆場內(nèi)施工8個頂板走向鉆孔，合計到初放期間工作面基本頂不易垮落，必須降低鉆孔層位，鉆孔終孔離煤層頂板高度8m左右，抽放采空區(qū)頂板離層帶瓦斯，利用上順槽臨時抽放系統(tǒng)2BE1—303泵抽放頂板走向鉆孔瓦斯，瓦斯抽放量平均1.5m3/min。初放之后，在上順槽工業(yè)廣場鉆場向后每隔60m施工1個鉆場，鉆場制定8個鉆孔，合計到初放以后采空區(qū)“三帶〞已形成，必須提升鉆孔層位，鉆孔終孔離煤層頂板高度16～18m左右，抽放采空區(qū)裂隙帶瓦斯，利用上順槽臨時抽放系統(tǒng)2BE1—303泵抽放頂板走向鉆孔瓦斯，瓦斯抽放量平均1.5m3/min；從5#鉆場施工開始提升鉆場層位，鉆孔瓦斯抽放量平均4.0m3/min；6#鉆場由地面新的永久抽采系統(tǒng)抽采鉆孔瓦斯，瓦期抽放量達(dá)20m3/min。礦井工業(yè)廣場建有永久抽采瓦斯泵房，2004年經(jīng)改擴建，現(xiàn)共有5臺抽采泵：2臺2BE1355—1DB3型抽排泵，額定流量70.5～83.6m3/min；1臺2BE1505—1BG3型抽排泵，額定流量131～152m3/min；2臺2BEF72型水環(huán)真空泵額定流量483m3/min，新、老泵房能分開抽放。(3)上隅角埋管抽放在上隅角預(yù)埋2趟10寸管路，每趟10寸管路隔30m撥支管，交替預(yù)埋上隅角充填垛內(nèi)，利用上順槽臨時抽放系統(tǒng)2BE1—303泵分別抽放2趟10寸管路瓦斯，瓦斯抽放量平均3m3/min。(1)地面鉆孔抽放為消除1242(3)綜放工作面特別危險性，防止1242(3)綜放工作面瓦斯大量涌向1242(1)綜采工作面，保證1242(1)綜采工作面正常開采，在1242(1)綜采工作面對應(yīng)的地面位置沿走向1400m范圍內(nèi)布置5個鉆孔，鉆孔位于1242(1)綜采工作面中部，孔間距300m，地面1#鉆孔距切眼50m，抽采瓦斯71.3萬m3，沿走向抽采長度138m，平均抽采量13.15m3/min；地面2#鉆孔抽采瓦斯15.8萬m3，沿走向抽采長度44m，平均抽采量3.97m3/min；地面3＃鉆孔內(nèi)下聚乙烯抽采瓦斯3.3萬m3，平均抽采量1.16m3/min；地面4＃鉆孔抽采瓦斯57.9萬m3，沿走向抽采長度135m，平均抽采量6.4m3/min；地面5＃鉆孔抽采瓦斯54.2萬m3，沿走向抽采長度300m，平均抽采量4.14m3/min。(2)底抽巷、穿層孔抽放在1242(1)綜采工作面中部，距C13-1煤層26m位置施工底抽巷，在底抽巷施工穿層鉆孔，抽采C13-1煤層瓦斯，現(xiàn)1242(1)綜采工作面未回采到底抽巷位置，底抽巷、穿層孔未發(fā)揮抽采作用。地面鉆孔未發(fā)揮抽采作用的區(qū)域，在1242(1)綜采工作面上風(fēng)巷施工穿層孔和傾向短孔：穿層孔單孔抽采量大流量6.27m3/min，平均1.9m3/min；傾向短孔單孔抽采最大流量2.27m3/min，平均1.38m3/min。礦井有灌漿、注氮防滅火系統(tǒng)，東、西風(fēng)井有灌漿站，工業(yè)廣場區(qū)有注氮車間，系統(tǒng)管路敷設(shè)到各地點。在有自燃傾向的采煤工作面上隅角進(jìn)行預(yù)防性灌漿、下隅角進(jìn)行預(yù)防性注氮，采煤工作面過異常區(qū)、掘進(jìn)面高冒區(qū)采用針對性措施。下面以1201(3)綜采工作面為例介紹防滅火技術(shù)。1201(3)綜采工作面為西—°左右，平均煤厚4.38m，煤層穩(wěn)定，但局部有煤層變薄帶。煤層直接頂是泥巖及13—2煤構(gòu)成的復(fù)合頂板，直接底為泥巖。煤層具有爆炸性和自然發(fā)火性，自然發(fā)火期為3～6個月。1201(3)工作面開采初期因上下風(fēng)巷壓力過大，巷道變形嚴(yán)重，造成工作面移架困難，開采過程中丟頂、底煤嚴(yán)重，采空區(qū)遺煤總厚約2.5m，工作面CO濃度一直較高。從回采到收作采用了綜合防火方案，應(yīng)用了新型防滅火材料，效果非常顯然。一方面以上隅角瓦斯不超限為原則，合理配置工作面風(fēng)量，控制工作面風(fēng)量在600～1200m3/min之間，另一方面用羅克休高分子防火材料封堵下采空區(qū)密閉墻，降低工作面上、下端點壓差，抑制采空區(qū)漏風(fēng)，減少采空區(qū)瓦斯涌出量，縮小采空區(qū)自燃帶范圍。依據(jù)架間一氧化碳、溫度的檢查結(jié)果，有針對性向工作面架后頂部施工定向鉆孔，控制鉆孔終孔點位于架后1～8m，架頂2～5m。采納向灌漿管路添加具有高保水、速凝、阻化、降溫、無毒、無腐蝕性特點的新型高分子復(fù)分膠體防滅火材料FCG—12復(fù)合膠體添加劑，形成復(fù)合泥漿膠體，通過定向鉆孔、上隅角埋管向采空區(qū)灌注；架間頂灌注MEA防滅火劑，有效地控制采空區(qū)煤體自燃。下順槽注氮管路每隔25m撥支管，每根支管向前接15m；采納連續(xù)開放性注氮方式，啟用2臺BXN—600型制氮機同時向采空區(qū)注氮。工作面過斷層、停采期間，采納新型封堵材料“如鋼〞噴堵上隅角、艾格勞尼噴堵架后煤體，減少了架后漏風(fēng)，隔絕采空區(qū)。采納的新型封堵材料，現(xiàn)場操作簡單，封堵，阻燃效果較好。2.4防突、防塵技術(shù)礦井C13-1煤層定為特別煤層，C13-1煤層掘進(jìn)工作面采納迎頭鉆孔卸壓、巷幫鉆孔抽采法以消除其特別危險性；有條件的采煤工作面通過開采解放層消突，沒有條件的通過順層鉆孔、穿層鉆孔、地面鉆孔預(yù)抽瓦斯進(jìn)行消突。采掘機組有內(nèi)、外噴霧裝置，通風(fēng)巷道風(fēng)流凈化，綜采支架、皮帶機執(zhí)行自動噴霧裝置，轉(zhuǎn)載點設(shè)置噴霧，使用煤機二次負(fù)壓降塵裝置、除塵風(fēng)機，試驗了煤層注水措施。3“一通三防〞技術(shù)攻關(guān)方向隨著礦井開采強度加大、深度遞增，瓦斯治理、防突、地溫地?zé)岬确乐螁栴}越來越嚴(yán)重，瓦斯治理技術(shù)不完善造成瓦斯超限、煤層特別危險性和自燃性猜測預(yù)報的科學(xué)準(zhǔn)確程度、工作環(huán)境適宜程度仍是影響生產(chǎn)的主要因素。針對上述“一通三防〞問題必須進(jìn)行以下攻關(guān)：地面鉆孔施工工藝、套管結(jié)構(gòu)、抽采技術(shù)應(yīng)用范圍、應(yīng)用效果需要針對不同地點、不同煤層進(jìn)行驗證；特別煤層的科學(xué)猜測預(yù)報方法需要探究，尋求消突新技術(shù)以解決采掘生產(chǎn)安全、高效的目的；礦壓與礦井“一通三防〞災(zāi)害之間關(guān)系需要研究；礦井大氣壓