陳 旋
(山西省長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司, 山西 長治 047100)
3-807工作面位于經(jīng)坊煤業(yè)八采區(qū),底板標(biāo)高+470~+560m,工作面傾向長200m,走向長1 968m,煤層平均厚度6.3m,煤層傾角2°~6°,煤層為黑色、塊狀、粉末狀,以亮煤為主,賦存穩(wěn)定。工作面直接頂為泥巖,厚度1.28m,基本頂為砂巖,厚度6.83m;直接底為泥巖,厚度0.57m,基本底為細(xì)粒砂巖,厚度2.93m。工作面最大涌水量預(yù)計120m3/h,工作面正常涌水量預(yù)計80m3/h。工作面采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化放頂煤工藝回采,采用全部垮落法控制頂板,工作面采高2.8m,放頂高度3.5m,采放比為1:1.25,底煤回收率為97%,頂煤回收率為93%,“一采一放”為一循環(huán)。
煤層無自燃傾向,工作面絕對瓦斯涌出量為15.25m3/min,噸煤瓦斯涌出量為4.9m3/t,工作面初采期間低負(fù)壓瓦斯抽采濃度為2.9%,瓦斯抽采標(biāo)況純流量為1.23m3/min,高負(fù)壓瓦斯抽采濃度為11.16%,瓦斯抽采標(biāo)況純流量為3.52m3/min,工作面配風(fēng)量為3 000m3/min,回風(fēng)巷道當(dāng)日最大實測值為0.35%,工作面瓦斯抽采率為31.1%。
該工作面采用U型通風(fēng)方式,上行通風(fēng)。
新鮮風(fēng)流:進(jìn)風(fēng)立井→北集中運輸大巷→西二集中運輸大巷→八采區(qū)運輸大巷→3- 807運輸巷道→3- 807綜放工作面
污風(fēng)流:3- 807綜放工作面→3- 807回風(fēng)巷道→八采區(qū)回風(fēng)巷→北翼總回風(fēng)巷→北翼回風(fēng)立井→地面
Q采=60×70%×Vcf×Scf×K采高×K采面長
(1)
式中:Q采——采煤工作面需要風(fēng)量,m3/min;
Scf——采煤工作面平均有效斷面,按最大和最小控頂有效斷面的平均值計算,分別取5.663m3、4.863m2;
K采高——采煤工作面采高調(diào)整系數(shù),根據(jù)《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》(AQ 1056—2008)[1]取1.2;
K采面長——采煤工作面長度調(diào)整系數(shù),根據(jù)《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》(AQ 1056—2008)取1.4;
70%——有效通風(fēng)斷面系數(shù);
Vcf—— 采煤工作面風(fēng)速,根據(jù)《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》(AQ 1056—2008 )取1.5。
Q采=60×70%×Vcf×Scf×K采高×K采面長=
60×70%×1.5×(5.663+4.863)/2×2.8×1.2×1.4=1 559.7m3/min
Q采=100qCH4×K采涌
(2)
式中:qCH4——工作面回風(fēng)流中平均瓦斯絕對涌出量;
K采涌——采煤工作面瓦斯涌出不均衡備用風(fēng)量系數(shù),取1.7。
工作面回風(fēng)流中絕對瓦斯涌出量為15.25m3/min。參照3- 807工作面初采期間瓦斯抽采標(biāo)況純流量為3.52m3/min,qCH4為11.73m3/min,則Q采為1 994.1m3/min。
每人供風(fēng)量約為4m3/min。則Q采為
Q采>4N
(3)
式中:N——工作面同時作業(yè)最多人數(shù),根據(jù)3- 807綜放工作面勞動組織表,零點班、四點班與八點班交接班時,工作面人數(shù)最多,為80人。
則Q采=4×80=320m3/min。
Qdl=4×Ndl×(Pdl1+Pdl2)×kdl
(4)
式中:Qdl——該地點礦用防爆柴油機(jī)車尾氣排放稀釋需風(fēng)量,m3/min;
4——單位功率供風(fēng)指標(biāo),取4m3/min;
Ndl——該地點礦用防爆柴油機(jī)車的臺數(shù),防爆柴油機(jī)車臺數(shù)共2臺;
Pdl——該地點礦用防爆柴油機(jī)車的功率,共有2臺,分別為90kW、32kW;
kdl——配風(fēng)系數(shù),該地點是用1臺礦用防爆柴油機(jī)車運輸時,kdl為1.0;該地點使用2臺礦用防爆柴油機(jī)車運輸時,kdl為0.75;該地點使用3臺及以上礦用防爆柴油機(jī)車運輸時,kdl為0.5。
則Qdl為732m3/min。
綜上所述,采煤工作面需風(fēng)量最大為1 994.1m3/min。
1) 工作面最小需風(fēng)量
Qcf≥60×0.25S=
60×0.25×14.7=
220.5m3/min
(5)
2) 工作面最大需風(fēng)量
Qcf≤60×4.0S=
60×4×14.7=
3 528m3/min
(6)
式中:h——采煤工作面實際采高,取2.8m;
l——采煤工作面實際寬度,取7.5m;
0.25——采煤工作面允許的最小風(fēng)速,m/s;
4——采煤工作面允許的最大風(fēng)速,m/s;
70%——有效通風(fēng)斷面系數(shù);
S——采煤工作面有效斷面積,S=l×h×70%=7.5×2.8×70%=14.7m2。
根據(jù)以上計算得出工作面的最小需風(fēng)量為220.5m3/min,最大需風(fēng)量為3 528m3/min,采煤工作面配風(fēng)量滿足要求。
為保證3- 807綜放工作面的安全回采,現(xiàn)采用3種方法對工作面進(jìn)行瓦斯抽采。
工作面兩巷掘進(jìn)過程中,施工工作面瓦斯抽采管路、預(yù)抽鉆孔,提前進(jìn)行瓦斯抽采。在工作面回采前,當(dāng)工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)標(biāo)后,才可進(jìn)行后續(xù)回采工作。
根據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本標(biāo)準(zhǔn)》(AQ 1026—2006)的規(guī)定,日產(chǎn)量在8 000~10 000t的工作面回采時期可解吸瓦斯含量不大于4.5m3/t。
高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯技術(shù)就是采用沿回風(fēng)巷道布置鉆場,在裂隙帶內(nèi)施工高位鉆孔抽采瓦斯,抽采半徑為1.5m。
在3- 807綜放工作面回風(fēng)巷道第一個鉆孔距開切眼3m,順著回風(fēng)巷道依次布置,施工395個鉆孔。運輸巷道第一個鉆孔距開切眼4.5m,施工397個鉆孔(其中運輸巷道、回風(fēng)巷道各有約410m的斷層帶,未施工鉆孔)。施工工程量具體內(nèi)容見表1。
表1 施鉆工程量
由于施工過程中部分鉆孔到達(dá)一定深度時遇到矸石,所以鉆孔施工并未完全達(dá)到設(shè)計要求。
在工作面回風(fēng)巷道,每隔35m布置一個抽采鉆場,第一個抽采鉆場距開切眼35m,其他鉆場每隔35m一個,共布置32個鉆場。
3- 807運輸巷道:φ325mm瓦斯管路安裝工程量1 890m。
3- 807回風(fēng)巷道:φ325mm瓦斯管路安裝工程量1 922m;
φ426mm瓦斯管路安裝工程量1 930m;
φ325mm自動監(jiān)測和孔板流量計二套;
φ426mm自動監(jiān)測和孔板流量計一套;
φ325mm除渣器二套;
φ426mm除渣器一套;
φ325mm變φ108mm三通73個;
φ426mm變φ108mm三通37個;
自動放水器10個。
(1) 端尾支護(hù)工隨工作面推進(jìn)及時回撤端尾支柱,縮小控頂距。
(2) 端尾支護(hù)工當(dāng)班每隔10 min要向上隅角噴壓力水一次,確保及時沖淡瓦斯。
(3) 加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測,當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時,必須切斷電源,采取措施進(jìn)行處理,否則,不得做其他任何工作。
結(jié)合工作面瓦斯治理狀況,為加強(qiáng)3- 807綜放工作面開切眼擋風(fēng)簾的安全管理,防止工作面上隅角瓦斯積聚,特制定本措施。
(1) 根據(jù)3- 807綜放工作面上隅角、回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛群侠碓O(shè)置擋風(fēng)簾,稀釋采空區(qū)涌出的瓦斯,防止瓦斯積聚。
(2) 擋風(fēng)簾位置設(shè)置在工作面機(jī)尾頂板完好區(qū)域內(nèi),支護(hù)有效的區(qū)域,防止設(shè)置擋風(fēng)簾時掉矸傷人。
(3) 擋風(fēng)簾要使用完好的風(fēng)筒布,懸掛要密實牢靠,嚴(yán)禁撕、撤擋風(fēng)簾,人員經(jīng)過設(shè)置擋風(fēng)簾的地點,必須及時復(fù)原狀。每班設(shè)專人檢查、維護(hù),班后及時沖洗煤塵。嚴(yán)禁人員有意損壞擋風(fēng)簾,否則將對責(zé)任者進(jìn)行責(zé)任追究。
(4) 每班安排一名人員配合專職瓦檢員檢測工作面回風(fēng)流、上隅角瓦斯?jié)舛?,以便采取有效措施設(shè)置風(fēng)簾指導(dǎo)安全生產(chǎn),做到班前、班中(割煤至機(jī)尾調(diào)頭時)、班后三檢測。
(5) 工作面遇到過地質(zhì)構(gòu)造帶、瓦斯涌出量異常等特殊情況時,由班長現(xiàn)場管理,提高擋風(fēng)簾引導(dǎo)風(fēng)流效率。
(6) 各跟班副隊長要對當(dāng)班工作面通風(fēng)情況、安全生產(chǎn)狀況全面掌握,發(fā)現(xiàn)影響通風(fēng)狀況及時處理。
(7) 3- 807綜放工作面風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%或CO2濃度超過1.5%時,必須停止工作,切斷電源,查明原因,及時進(jìn)行處理。
(8) 工作面出現(xiàn)無風(fēng)、微風(fēng)等異常通風(fēng)狀況時,跟班副隊長或班組長有下達(dá)撤人的決策權(quán)及指揮權(quán),合理組織,撤出工作面作業(yè)人員。
采用4種方式對工作面的通風(fēng)風(fēng)量進(jìn)行了研究,并進(jìn)行了風(fēng)速核驗,3- 807工作面需風(fēng)量為1 994.1m3/min;同時對3- 807工作面瓦斯防治進(jìn)行了研究,對開切眼處擋風(fēng)簾的使用進(jìn)行了規(guī)范,為工作面的安全生產(chǎn)提供了保障。