王志玉

(山西晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦,山西晉城 048205)

復(fù)雜區(qū)域巷道貫通和瓦斯排放綜合技術(shù)實(shí)踐①

王志玉②

(山西晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦,山西晉城 048205)

本文根據(jù)2305切眼/調(diào)車巷與23062/64封閉巷道貫通及瓦斯排放存在的問(wèn)題,分析現(xiàn)場(chǎng)條件,確定施工方案,通過(guò)采用施工φ400mm的大直徑鉆孔漸進(jìn)式貫通,局部通風(fēng)、全風(fēng)壓通風(fēng)、抽放三種綜合措施排放封閉區(qū)、高濃度、復(fù)雜巷道內(nèi)瓦斯,實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn),為今后的封閉區(qū)域巷道貫通及排放瓦斯提供了經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：復(fù)雜區(qū)域;貫通;全風(fēng)壓;抽排

0 引言

晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦是一座高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井,分東、西兩個(gè)井區(qū),東井區(qū)是高瓦斯礦井,西井區(qū)是煤與瓦斯突出礦井。開(kāi)采3號(hào)煤層,東井區(qū)瓦斯絕對(duì)涌出量360.19m3/min,相對(duì)瓦斯涌出量14.67m3/t,煤體平均瓦斯含量為9.03m3/t,瓦斯壓力為0.1～0.29MPa[4],殘存量為3.48m3/t。

采煤工作面采用走向長(zhǎng)壁一次性采全高自然冒落后退式綜合機(jī)械化采煤方法,工作面采用五巷布置,“三進(jìn)兩回偏Y型”的通風(fēng)方式,工作面一側(cè)布置兩條進(jìn)風(fēng)順槽,另一側(cè)緊靠工作面布置一條輔助進(jìn)風(fēng)順槽,兩條回風(fēng)順槽。盤(pán)區(qū)內(nèi)工作面順序開(kāi)采,上一工作面的兩條回風(fēng)順槽要留巷作為下一工作面進(jìn)風(fēng)順槽使用。

東二盤(pán)區(qū)布置的2307—2304四個(gè)回采工作面,在2306工作面回采期間,由于回風(fēng)順槽的兩條巷道受動(dòng)壓影響,23062巷在29#—35#橫川段巷道變形嚴(yán)重,23064巷在31#—33#橫川段出現(xiàn)巷道冒頂,嚴(yán)重影響通風(fēng)斷面,冒頂區(qū)巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2.0%,在迫不得已的情況下,為保證安全生產(chǎn),在28#橫川處正巷構(gòu)建了兩道密閉墻,對(duì)冒頂區(qū)和巷道變形嚴(yán)重段巷道進(jìn)行永久密閉,密閉墻為1.5m厚的混凝土墻。由于將來(lái)23062、23064巷要作為2305工作面進(jìn)風(fēng)順槽使用,因此,在2305切眼、調(diào)車巷與23064巷貫通之前,排放23062/23064巷的瓦斯。

1 現(xiàn)場(chǎng)概況

23062、23064巷高度3.8m,寬度5m,斷面積19m2,采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù),兩條巷道每50m溝通一橫川,在每個(gè)橫川內(nèi)構(gòu)建一道臨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)窗(木板墻),在29#橫川處將23062、23064巷以里段封閉,密閉墻為1.5m厚的混凝土墻,墻體上各預(yù)埋一趟Φ630抽放管,抽放封閉區(qū)瓦斯,封閉巷道長(zhǎng)度共計(jì)約2600m,封閉區(qū)域內(nèi)瓦斯?jié)舛?5%左右,預(yù)計(jì)封閉區(qū)域內(nèi)積存瓦斯量約41990m3,封閉前將29#、31#橫川臨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)窗(木板墻)拆除。

2306面回采結(jié)束后,23062、23064巷外段采用一進(jìn)一回通風(fēng)方式,即23062為進(jìn)風(fēng)巷,23064為回風(fēng)巷,區(qū)域配風(fēng)量4000m3/min。

圖1 排瓦斯前通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2305切眼、調(diào)車巷掘進(jìn)即將于23064巷貫通,2305切眼、調(diào)車巷采用“一進(jìn)一回”通風(fēng)方式,即：2305切眼為進(jìn)風(fēng)巷、調(diào)車巷為回風(fēng)巷,區(qū)域供風(fēng)量4400m3/min,工作面獨(dú)頭巷道采用2×30kW局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng),供風(fēng)量520 m3/min,兩巷掘進(jìn)至與23064巷20m時(shí)溝通一橫川,在掘進(jìn)至與23064巷剩余3m時(shí)停掘,準(zhǔn)備貫通排放瓦斯。

2 貫通及排放瓦斯存在的問(wèn)題

1)封閉區(qū)域?yàn)殡p巷+橫川,封閉時(shí)間達(dá)到半年,首采動(dòng)壓力影響,巷道冒頂及變形情況不明, 23062/23064巷間橫川調(diào)節(jié)風(fēng)窗完好狀況、23062巷與2306面采空區(qū)間的永久密閉墻是否壓垮情況不明。

2)封閉區(qū)域瓦斯?jié)舛雀?在85%左右。

3)2305切眼、調(diào)車巷要與封閉區(qū)的23064巷貫通,貫通側(cè)瓦斯?jié)舛雀?巷道貫通困難。

3 貫通及排放瓦斯分析及方案制定

3.1 方案一：利用瓦斯抽放+全風(fēng)壓排放瓦斯

3.1.1 適用條件：按照巷道最低風(fēng)速0.25m/s[3]計(jì)算,23062、23064巷道斷面2× 19m2,需風(fēng)量570m3/min,即23064巷冒頂區(qū)和23062巷變形后巷道過(guò)風(fēng)量需大于570 m3/min。

3.1.2 貫通、排放方法：

1)提前20天將密閉墻上Φ630抽放管閥門(mén)開(kāi)到最大,抽放封閉巷道內(nèi)瓦斯,降低封閉區(qū)瓦斯量。

2)在2305切眼/調(diào)車巷掘進(jìn)到距23064巷3m位置停掘,在迎頭先用鉆機(jī)施工2個(gè)φ400mm大直徑鉆孔,與23064巷貫通。從23062/64正巷密閉墻處拆開(kāi)抽放管路,利用主扇負(fù)壓,使密閉區(qū)瓦斯排到巷道內(nèi),通過(guò)設(shè)施調(diào)控,使風(fēng)流從2305切眼/調(diào)車巷迎頭鉆孔進(jìn)入,從23062/64正巷密閉墻上的抽放管路排出,排放瓦斯。

3)當(dāng)23062/64正巷密閉墻上的抽放管路回風(fēng)流瓦斯?jié)舛确€(wěn)定,逐漸擴(kuò)大2305切眼/調(diào)車巷迎頭貫通點(diǎn)斷面;在23064正巷(2305切眼以西)建臨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)窗,調(diào)整23062、23064巷風(fēng)量分配,完全排放瓦斯。

3.2 方案二：利用瓦斯抽放+全風(fēng)壓風(fēng)流+局部通風(fēng)機(jī)送風(fēng)結(jié)合排放瓦斯[2]

3.2.1 適用條件：23064巷冒頂區(qū)和23062巷變形后巷道過(guò)風(fēng)量需小于570m3/min,不能解決巷道瓦斯層聚問(wèn)題。

3.2.2 貫通、排放方法：

1)提前20天將密閉墻上Φ630抽放管閥門(mén)開(kāi)到最大,抽放封閉巷道內(nèi)瓦斯,降低封閉區(qū)瓦斯量。

2)在2305切眼/調(diào)車巷掘進(jìn)到距23064巷3m位置停掘,在迎頭先用鉆機(jī)施工2個(gè)φ400mm大直徑鉆孔,與23064巷貫通。從23062/64正巷密閉墻處拆開(kāi)抽放管路,利用主扇負(fù)壓,使密閉區(qū)瓦斯排到巷道內(nèi),在2305切眼/調(diào)車巷迎頭觀察風(fēng)流是否從鉆孔進(jìn)入23064巷。如進(jìn)風(fēng)量較大,并且現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)風(fēng)壓大,則按照方案一排放;如進(jìn)風(fēng)量小,則在切眼/調(diào)車巷開(kāi)路橫川施工調(diào)節(jié)墻,控制風(fēng)量,迫使風(fēng)流從切眼鉆孔進(jìn)入23064巷,從調(diào)車巷鉆孔回出,排放貫通點(diǎn)附近瓦斯。

3)當(dāng)2305調(diào)車巷鉆孔回風(fēng)流瓦斯?jié)舛确€(wěn)定到1.5%以下時(shí)[1],在風(fēng)筒送風(fēng)掩護(hù)下,擴(kuò)大切眼貫通斷面,與23064巷貫通,貫通斷面達(dá)到4m2以上,進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。將切眼風(fēng)筒接進(jìn)23064巷調(diào)車巷貫通點(diǎn)位置,將貫通點(diǎn)附近瓦斯?jié)舛冉档?.0%以下,貫通調(diào)車巷。

4)在23064正巷(2305切眼/調(diào)車巷之間)建臨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)窗,將2305切眼/調(diào)車巷全風(fēng)壓風(fēng)流引進(jìn)23062/64巷,排放瓦斯。

4 貫通及排放瓦斯實(shí)踐

4.1 檢查密閉區(qū)

排放前,通過(guò)23062/64正巷密閉墻上的抽放管路閥門(mén)檢查密閉區(qū)內(nèi)瓦斯?jié)舛冉档?0%,說(shuō)明在20天內(nèi)已抽放密閉區(qū)瓦斯14820m3。

4.2 巷道貫通

4.2.1 2305切眼、調(diào)車巷與23064巷貫通距離剩余15m時(shí),用Φ42mm的鉆孔一次性探透(帶水施工),探透后風(fēng)流向23064巷走。

4.2.2 貫通距離剩余3m時(shí),2305切眼、調(diào)車巷頂幫全部支護(hù)到位,工作面迎頭施工2～3排Ф20-1500玻璃鋼錨桿和塑料網(wǎng)包迎頭支護(hù),所有掘進(jìn)設(shè)備撤到全風(fēng)壓進(jìn)風(fēng)處。

1)利用MK鉆機(jī)在迎頭施工2個(gè)φ400mm大直徑鉆孔。采用濕式打鉆,鉆頭轉(zhuǎn)速控制在60r/min,鉆桿給進(jìn)速度控制在2m/min以下,在鉆孔口下風(fēng)側(cè)1m處掛便攜式瓦斯檢查儀,瓦斯?jié)舛却笥?.5%嚴(yán)禁打鉆;鉆孔口接氣水分離三通,帶負(fù)壓打鉆,邊打邊抽。鉆進(jìn)壓力突然變小且鉆孔不返水時(shí),立即停止鉆進(jìn),說(shuō)明與23064巷打透貫通。

2)拆斷23062/64正巷密閉墻上的抽放管路,通過(guò)設(shè)施調(diào)控,使風(fēng)流從2305切眼、調(diào)車巷迎頭鉆孔進(jìn)入,從23064正巷密閉墻上的抽放管路排出,排放瓦斯。

4.2.3 通過(guò)觀測(cè),Ф400鉆孔內(nèi)風(fēng)流向封閉區(qū)內(nèi)流動(dòng),在風(fēng)筒掩護(hù)下,工作面迎頭瓦斯?jié)舛刃∮?.5%,用風(fēng)鎬、銅撬棍將2305切眼迎頭中部施工的Ф400鉆孔擴(kuò)大成4m2的小斷面梯形巷道,采用梯形木棚進(jìn)行支護(hù),支掘循環(huán)進(jìn)度0.5m,支完一個(gè)循環(huán)后及時(shí)架設(shè)梯形木棚,并用背板將木棚頂部及兩幫背實(shí),木棚排距為0.5m;實(shí)現(xiàn)2305切眼導(dǎo)硐與23064巷小斷面貫通,貫通后貫通點(diǎn)過(guò)風(fēng)量在150m3/min,因此按照方案二執(zhí)行。

4.2.4 人員進(jìn)入23064巷,采用風(fēng)筒錯(cuò)口方法將切眼風(fēng)筒接進(jìn)23064巷調(diào)車巷貫通點(diǎn)位置,排放23064巷從2305切眼到調(diào)車巷段瓦斯,將貫通點(diǎn)附近瓦斯?jié)舛冉档?.0%以下,排放期間人員嚴(yán)禁走出風(fēng)筒出口15m以里部分。

4.2.5 用風(fēng)鎬、銅撬棍將調(diào)車巷迎頭鉆孔擴(kuò)大到4m2。23064巷瓦斯排放完畢后用機(jī)組將切眼導(dǎo)硐、調(diào)車巷刷大到設(shè)計(jì)斷面。

4.3 瓦斯排放

4.3.1 在23064巷(2305切眼與調(diào)車巷間)間建臨時(shí)調(diào)節(jié)墻,將2305切眼/調(diào)車巷全風(fēng)壓風(fēng)流引進(jìn)23062/64巷,即風(fēng)流從2305切眼進(jìn)入23064巷,到冒頂封閉位置,經(jīng)23062/64間31#橫川回到23062巷,之后從2305調(diào)車巷回出,排放巷道瓦斯。建調(diào)節(jié)墻時(shí)要逐漸釘木板,確保2305調(diào)車巷回風(fēng)流瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%[1]。

4.3.2 2305調(diào)車巷回風(fēng)流瓦斯?jié)舛鹊陀?.0%,救護(hù)隊(duì)人員進(jìn)入23062、23064巷檢查頂板、瓦斯、通風(fēng)設(shè)施等情況,發(fā)現(xiàn)巷道冒頂區(qū)范圍在29#～31#段,檢查冒頂區(qū)瓦斯0.2%,同時(shí)在正巷密閉墻抽放管路內(nèi)檢查瓦斯?jié)舛?.3%,說(shuō)明通過(guò)抽放負(fù)壓將冒頂區(qū)瓦斯排放完畢;巷道底鼓嚴(yán)重,通風(fēng)設(shè)施基本完好,23052巷密閉墻有三道壓裂。

5.3.3 通快速密閉處理23052巷密閉墻, 23062/23064巷瓦斯?jié)舛冉档?.4%,排放瓦斯完畢。

5 結(jié)論和建議

1)在雙巷風(fēng)速達(dá)到0.25m/s(本文過(guò)風(fēng)量570m3/min)的情況下,方案一采用瓦斯抽放+全風(fēng)壓排放,簡(jiǎn)單易行,安全;當(dāng)雙巷風(fēng)速小于0.25m/s(本文過(guò)風(fēng)量小于570m3/min)的情況下,方案二采用瓦斯抽放+全風(fēng)壓風(fēng)流+局部通風(fēng)機(jī)送風(fēng)結(jié)合排放瓦斯,能夠很好解決復(fù)雜巷道條件下的貫通與瓦斯排放。

2)采用漸進(jìn)式貫通,首先采用MK系列鉆機(jī)施工φ400mm的大直徑鉆孔與封閉區(qū)高濃度巷道安全貫通,隨后逐漸擴(kuò)大貫通斷面,施工安全性高。

3)為防止鉆機(jī)打鉆過(guò)程中出現(xiàn)摩擦撞擊火花,采用濕式打鉆,鉆頭轉(zhuǎn)速控制在60r/min,鉆桿給進(jìn)速度控制在2m/min以下。

4)排放瓦斯前,提前利用瓦斯抽放的方法抽放密閉區(qū)內(nèi)瓦斯,減小密閉區(qū)內(nèi)瓦斯量,是輔助瓦斯排放的有效途徑。

5)嚴(yán)格執(zhí)行先探后掘原則,防止掘進(jìn)巷道無(wú)計(jì)劃與盲巷貫通。

[1] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程[N],2010

[2] 于不凡.煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2005

[3] 張國(guó)樞.通風(fēng)安全學(xué)[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2007

[4] 賀天才.寺河礦瓦斯抽采參數(shù)測(cè)定及初步分析[J].煤礦開(kāi)采,2003,8(1)：72-73

On L inking the Lanes of Complex Region and the Comprehensive Technology Practice of Gas Em issions

WANG Zhiyu

(Sihe mine,Sanxi Jingcheng CoalMine Group,Jincheng Shanxi 048205)

Based on the existing problems of linking the 2305 shuntingLane and/23062/64 closed lane and the gas emissions, the author analyzed site conditions to determine the construction plan.By using large diameter drill hole ofφ400mm and by taking three comprehensive measures of part ventilation,full air pressure ventilation and drainage to discharge the high concentration gas in the complex region,the work safety can be realized.This provided the experience for linking the lanes of closed area and the emission of gas in the future.

complex region;link;total pressure;drain

TD712+.6

A

1672-7169(2011)02-0006-03

2011-03-03

王志玉(1973-),男,山西大同人,工程師,現(xiàn)任晉煤集團(tuán)寺河礦通風(fēng)科主任工程師,從事礦井通風(fēng)、瓦斯治理技術(shù)管理工作。