劉克生 王 禹 朱智杲
(鐵煤集團(tuán)內(nèi)蒙古東新煤炭有限責(zé)任公司敬老院煤礦,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯010321)
1.1 敬老院礦煤層地質(zhì)概況
敬老院煤礦位于東勝煤田準(zhǔn)格爾召—新廟礦區(qū),東勝煤田是以三疊系上統(tǒng)延長(zhǎng)組為基底的侏羅紀(jì)早、中期含煤建造,主要含煤地層為侏羅系中下統(tǒng)延安組。延安組為河流泛濫平原發(fā)展至湖濱平原相沉積。本井田位于東勝井田南部,為向南西傾斜的單斜構(gòu)造,井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定,不發(fā)育斷層、褶皺、及巖漿巖侵入體,地質(zhì)構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類型。該井田煤層屬淺埋深煤層,煤層瓦斯含量和涌出量小,絕對(duì)涌出量為0.08m3/min,煤層所處的瓦斯分帶為氮?dú)鈳А?/p>
1.2 8405 工作面簡(jiǎn)要概況
8405采場(chǎng)為該礦4層煤西盤區(qū)首個(gè)回采工作面,設(shè)計(jì)傾向長(zhǎng)220米,走向長(zhǎng)2250米,運(yùn)順設(shè)計(jì)斷面為4.2m*2.8m。運(yùn)順臨近井田邊界,與伊泰集團(tuán)大地精煤礦相臨,西北部臨近滿來(lái)梁井田,工作面切眼為井田邊界,與滿來(lái)梁井田相鄰。回順為本礦未采動(dòng)區(qū),與8406綜采工作面回順相鄰,上覆三層煤不發(fā)育,無(wú)采空區(qū)。煤層最小厚度1.2米,最大厚度4.09米,平均厚度2.45米。
8405運(yùn)順由我礦綜掘一隊(duì)負(fù)責(zé)掘進(jìn)施工,由于該巷道為井田邊界,掘進(jìn)采取先探后掘的探放水措施,超前探孔施工設(shè)計(jì)如圖所示。鉆孔采用專用探水鉆機(jī)施工,孔徑42mm。2011年5月12日掘進(jìn)至1646米處,白班在工作面右側(cè)施工的超前探水鉆孔時(shí),發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)有異常氣體排出,并且?guī)海鳂I(yè)人員及瓦檢員立即向礦調(diào)度和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。瓦檢員用理研檢查孔內(nèi)瓦斯?jié)舛?.5%,工作面瓦斯?jié)舛?.01%。礦領(lǐng)導(dǎo)了解到該地點(diǎn)情況后,研究采取的主要措施是立即停止該工作面掘進(jìn),由通風(fēng)隊(duì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),取樣化驗(yàn)分析,地測(cè)科詳查該區(qū)域地質(zhì)資料及臨近礦井采空區(qū)情況。
3.1 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn),孔內(nèi)氣體向外排,氣體外排壓力為前進(jìn)右?guī)涂?94mmH20,使用光學(xué)瓦斯鑒定器測(cè)定孔內(nèi)氣體3.5%,氧氣濃度為0%。有老空區(qū)氣味。瓦斯便攜檢測(cè)無(wú)濃度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)探放水鉆孔觀測(cè)結(jié)果,初步認(rèn)定為:⑴探孔打通了老采空區(qū),老空區(qū)與相鄰礦井存在自燃發(fā)火的采空區(qū)連通,向采空區(qū)注氮?dú)庖疸@孔氣體高壓排放現(xiàn)象。⑵特殊地質(zhì)條件造成存在溶洞,積存大量氣體、打鉆過(guò)程中造成帶壓氣體釋放。
3.2 該區(qū)域地質(zhì)及臨近礦井采空區(qū)情況。該掘進(jìn)工作面煤層及頂?shù)装宥挤浅U?,無(wú)任何變化,原始地質(zhì)資料也無(wú)特殊地質(zhì)構(gòu)造。詳查周邊臨近礦井,均無(wú)越界開采現(xiàn)象,不存在廢舊老空區(qū)。
3.3 研究決定下一步措施如下:
3.3.1 將該工作面情況向集團(tuán)分公司及當(dāng)?shù)厣霞?jí)主管部門匯報(bào);
3.3.2 由綜掘隊(duì)繼續(xù)向工作面前方及巷道兩側(cè)施工探孔,進(jìn)行泄壓釋放,繼續(xù)觀測(cè)相關(guān)涌出氣體參數(shù),并取樣化驗(yàn)分析,探孔覆蓋工作面前方及巷幫兩側(cè)。各探孔施工參數(shù)情況如下表:鉆孔布置形式同探放水鉆孔,并在工作面后5-6米范圍向巷幫兩側(cè)施工鉆孔。計(jì)補(bǔ)打6個(gè)鉆孔;
3.3.3 通風(fēng)隊(duì)安排專人現(xiàn)場(chǎng)跟班,負(fù)責(zé)施工鉆孔全過(guò)程的氣體檢查。瓦斯檢查員對(duì)每個(gè)鉆孔取樣?,F(xiàn)場(chǎng)檢查各項(xiàng)氣體濃度為:氧氣2%、一氧化碳0%、二氧化碳0.1%、瓦斯3.2%、硫化氫0%,溫度12,孔內(nèi)向外排氣。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)觀測(cè)檢查,發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)氣體壓力成衰減下降趨勢(shì),且下降較快,大約20mmH20/小時(shí),10小時(shí)后鉆孔壓力均降到10mmH20以下。
3.3.4 通風(fēng)隊(duì)負(fù)責(zé)對(duì)取樣進(jìn)行分析,具體分析情況見下表:
通道 測(cè)點(diǎn)位置CH4(%)CO(PPM)CO2(%)O2(%)N2(%) 時(shí)間1 1# 0.01 0 0.07 1.7 98.22 2011-05-13-10:27 2 2# 0.03 0 0.06 0.3 99.88 2011-05-13-10:47 3 3# 0.03 0 0.07 0.2 99.88 2011-05-14-10:07 4 4# 0.02 0 0.06 1 98.98 2011-05-14-9:10 5 5# 0.01 0 0.07 1.5 98.97 2011-05-14-9:27 6 6# 0.01 0 0.07 0 99.82 2011-05-15-9:47
3.3.5 高壓氣體涌出的綜合判斷分析:鉆孔內(nèi)氣體主要為氮?dú)?,施工鉆孔過(guò)程中,鉆孔全程為堅(jiān)硬質(zhì)地煤,無(wú)塌孔現(xiàn)象,鉆孔返水正常且未透異??臻g空頂現(xiàn)象,可以排除遇地質(zhì)溶洞現(xiàn)象;同時(shí)相臨礦井無(wú)越界開采,不存在廢舊老空區(qū),鉆孔壓力衰減較快,氣體無(wú)補(bǔ)給,可以排除遇老采空區(qū)情況。最后分析判斷為:該區(qū)域含煤地層為侏羅紀(jì)中下統(tǒng)延安組,該地層為河流平原相沉積,屬瓦斯分帶的氮?dú)鈳?,成煤時(shí)積特殊存了大量氮?dú)?。施工鉆孔時(shí)造成大量氮?dú)獾尼尫庞砍?。理研與便攜和化驗(yàn)結(jié)果的誤差的假象原因?yàn)椋旱獨(dú)鉂舛雀?、壓力大、溫度低等條件造成了光學(xué)瓦斯鑒定器測(cè)量錯(cuò)誤顯現(xiàn)瓦斯在3.5%左右。該地層含豐富有機(jī)物化石,在鉆孔或掘進(jìn)過(guò)程中破碎造成有機(jī)物腐蝕的采空區(qū)特有氣味出現(xiàn)。
3.3.6 根據(jù)分析結(jié)果,經(jīng)礦研究決定在采取必要措施情況下可以繼續(xù)掘進(jìn)。具體措施如下:
(1)為防止工作掘進(jìn)揭露煤體再有大量高濃度氮?dú)馔蝗挥砍?,在工作面?0米建一道臨時(shí)板閉,只留皮帶側(cè)出貨空間,行人側(cè)留行人小門,運(yùn)順拉門口備好封閉材料,一旦工作面掘進(jìn)有大量氮?dú)庥砍?,人員立即佩戴自救器撤出,同時(shí)關(guān)上臨時(shí)板閉小門。
(2)掘進(jìn)前在工作面施工好超前釋放探孔,保證在釋放鉆孔保護(hù)下掘進(jìn),鉆孔在工作面左、中、右布置,距底板1.2米,左右兩側(cè)鉆孔各向外側(cè)水平45度傾斜,傾角均為向上3度,長(zhǎng)度均為30米。掘進(jìn)留5米超前距離。
(3)通風(fēng)隊(duì)瓦斯檢查員現(xiàn)場(chǎng)跟蹤施工鉆孔情況。檢查孔內(nèi)及環(huán)境中氣體壓力、濃度、溫度情況,檢查好工作面風(fēng)量和氣體情況。
(4)加強(qiáng)局部通風(fēng)管理,保證工作面足夠風(fēng)量稀釋鉆孔內(nèi)釋放的氣體。
(5)放慢掘進(jìn)循環(huán)速度,保證孔內(nèi)氣體釋放,保證施工人員安全。
該區(qū)域掘進(jìn)100米后,上述特殊情況消失,恢復(fù)正常掘進(jìn)。
掘進(jìn)工作面掘進(jìn)必須查明詳細(xì)地質(zhì)資料,查明相關(guān)臨近區(qū)域采空區(qū)情況。在井田邊界及復(fù)雜區(qū)域設(shè)計(jì)和施工時(shí),必須做到“先探后掘”,探明水文地質(zhì)資料情況下方可掘進(jìn)。地質(zhì)測(cè)量部門及時(shí)對(duì)掘進(jìn)工作面地質(zhì)情況進(jìn)行測(cè)量和報(bào)告,制定相應(yīng)安全措施。完善地質(zhì)測(cè)量檢測(cè)手段,采取新方法如物探、超聲波探測(cè)方法,豐富檢測(cè)手段。加強(qiáng)局部通風(fēng)管理,特別是長(zhǎng)距離通風(fēng)必須使用大功率局部通風(fēng)機(jī)和大直徑風(fēng)筒,做好風(fēng)筒維護(hù),并做到雙風(fēng)機(jī)雙電源,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換,確保遇特殊地質(zhì)構(gòu)造時(shí)能及時(shí)排放有毒有害氣體,保證安全。
[1] 張有權(quán).煤礦掘進(jìn)機(jī)常見故障分析及處理方法,2012-04-15.
[2] 陳明. 煤礦掘進(jìn)作業(yè)方式分析,2012-06-08.