復雜區域巷道貫通和瓦斯排放綜合技術實踐①

王志玉

(山西晉城煤業集團寺河礦,山西晉城 048205)

復雜區域巷道貫通和瓦斯排放綜合技術實踐①

王志玉②

(山西晉城煤業集團寺河礦,山西晉城 048205)

本文根據2305切眼/調車巷與23062/64封閉巷道貫通及瓦斯排放存在的問題,分析現場條件,確定施工方案,通過采用施工φ400mm的大直徑鉆孔漸進式貫通,局部通風、全風壓通風、抽放三種綜合措施排放封閉區、高濃度、復雜巷道內瓦斯,實現了安全生產,為今后的封閉區域巷道貫通及排放瓦斯提供了經驗。關鍵詞：復雜區域;貫通;全風壓;抽排

0 引言

晉城煤業集團寺河礦是一座高產高效的現代化礦井,分東、西兩個井區,東井區是高瓦斯礦井,西井區是煤與瓦斯突出礦井。開采3號煤層,東井區瓦斯絕對涌出量360.19m3/min,相對瓦斯涌出量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壁一次性采全高自然冒落后退式綜合機械化采煤方法,工作面采用五巷布置,“三進兩回偏Y型”的通風方式,工作面一側布置兩條進風順槽,另一側緊靠工作面布置一條輔助進風順槽,兩條回風順槽。盤區內工作面順序開采,上一工作面的兩條回風順槽要留巷作為下一工作面進風順槽使用。

東二盤區布置的2307—2304四個回采工作面,在2306工作面回采期間,由于回風順槽的兩條巷道受動壓影響,23062巷在29#—35#橫川段巷道變形嚴重,23064巷在31#—33#橫川段出現巷道冒頂,嚴重影響通風斷面,冒頂區巷道內瓦斯濃度達到2.0%,在迫不得已的情況下,為保證安全生產,在28#橫川處正巷構建了兩道密閉墻,對冒頂區和巷道變形嚴重段巷道進行永久密閉,密閉墻為1.5m厚的混凝土墻。由于將來23062、23064巷要作為2305工作面進風順槽使用,因此,在2305切眼、調車巷與23064巷貫通之前,排放23062/23064巷的瓦斯。

1 現場概況

23062、23064巷高度3.8m,寬度5m,斷面積19m2,采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網聯合支護,兩條巷道每50m溝通一橫川,在每個橫川內構建一道臨時調節風窗(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,墻體上各預埋一趟Φ630抽放管,抽放封閉區瓦斯,封閉巷道長度共計約2600m,封閉區域內瓦斯濃度85%左右,預計封閉區域內積存瓦斯量約41990m3,封閉前將29#、31#橫川臨時調節風窗(木板墻)拆除。

2306面回采結束后,23062、23064巷外段采用一進一回通風方式,即23062為進風巷,23064為回風巷,區域配風量4000m3/min。

圖1 排瓦斯前通風系統示意圖

2305切眼、調車巷掘進即將于23064巷貫通,2305切眼、調車巷采用“一進一回”通風方式,即：2305切眼為進風巷、調車巷為回風巷,區域供風量4400m3/min,工作面獨頭巷道采用2×30kW局部通風機供風,供風量520 m3/min,兩巷掘進至與23064巷20m時溝通一橫川,在掘進至與23064巷剩余3m時停掘,準備貫通排放瓦斯。

2 貫通及排放瓦斯存在的問題

1)封閉區域為雙巷+橫川,封閉時間達到半年,首采動壓力影響,巷道冒頂及變形情況不明, 23062/23064巷間橫川調節風窗完好狀況、23062巷與2306面采空區間的永久密閉墻是否壓垮情況不明。

2)封閉區域瓦斯濃度高,在85%左右。

3)2305切眼、調車巷要與封閉區的23064巷貫通,貫通側瓦斯濃度高,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+全風壓排放瓦斯

3.1.1 適用條件：按照巷道最低風速0.25m/s[3]計算,23062、23064巷道斷面2× 19m2,需風量570m3/min,即23064巷冒頂區和23062巷變形后巷道過風量需大于570 m3/min。

3.1.2 貫通、排放方法：

1)提前20天將密閉墻上Φ630抽放管閥門開到最大,抽放封閉巷道內瓦斯,降低封閉區瓦斯量。

2)在2305切眼/調車巷掘進到距23064巷3m位置停掘,在迎頭先用鉆機施工2個φ400mm大直徑鉆孔,與23064巷貫通。從23062/64正巷密閉墻處拆開抽放管路,利用主扇負壓,使密閉區瓦斯排到巷道內,通過設施調控,使風流從2305切眼/調車巷迎頭鉆孔進入,從23062/64正巷密閉墻上的抽放管路排出,排放瓦斯。

3)當23062/64正巷密閉墻上的抽放管路回風流瓦斯濃度穩定,逐漸擴大2305切眼/調車巷迎頭貫通點斷面;在23064正巷(2305切眼以西)建臨時調節風窗,調整23062、23064巷風量分配,完全排放瓦斯。

3.2 方案二：利用瓦斯抽放+全風壓風流+局部通風機送風結合排放瓦斯[2]

3.2.1 適用條件：23064巷冒頂區和23062巷變形后巷道過風量需小于570m3/min,不能解決巷道瓦斯層聚問題。

3.2.2 貫通、排放方法：

1)提前20天將密閉墻上Φ630抽放管閥門開到最大,抽放封閉巷道內瓦斯,降低封閉區瓦斯量。

2)在2305切眼/調車巷掘進到距23064巷3m位置停掘,在迎頭先用鉆機施工2個φ400mm大直徑鉆孔,與23064巷貫通。從23062/64正巷密閉墻處拆開抽放管路,利用主扇負壓,使密閉區瓦斯排到巷道內,在2305切眼/調車巷迎頭觀察風流是否從鉆孔進入23064巷。如進風量較大,并且現場觀測風壓大,則按照方案一排放;如進風量小,則在切眼/調車巷開路橫川施工調節墻,控制風量,迫使風流從切眼鉆孔進入23064巷,從調車巷鉆孔回出,排放貫通點附近瓦斯。

3)當2305調車巷鉆孔回風流瓦斯濃度穩定到1.5%以下時[1],在風筒送風掩護下,擴大切眼貫通斷面,與23064巷貫通,貫通斷面達到4m2以上,進行臨時支護。將切眼風筒接進23064巷調車巷貫通點位置,將貫通點附近瓦斯濃度降到1.0%以下,貫通調車巷。

4)在23064正巷(2305切眼/調車巷之間)建臨時調節風窗,將2305切眼/調車巷全風壓風流引進23062/64巷,排放瓦斯。

4 貫通及排放瓦斯實踐

4.1 檢查密閉區

排放前,通過23062/64正巷密閉墻上的抽放管路閥門檢查密閉區內瓦斯濃度降到50%,說明在20天內已抽放密閉區瓦斯14820m3。

4.2 巷道貫通

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

4.2.2 貫通距離剩余3m時,2305切眼、調車巷頂幫全部支護到位,工作面迎頭施工2～3排Ф20-1500玻璃鋼錨桿和塑料網包迎頭支護,所有掘進設備撤到全風壓進風處。

1)利用MK鉆機在迎頭施工2個φ400mm大直徑鉆孔。采用濕式打鉆,鉆頭轉速控制在60r/min,鉆桿給進速度控制在2m/min以下,在鉆孔口下風側1m處掛便攜式瓦斯檢查儀,瓦斯濃度大于1.5%嚴禁打鉆;鉆孔口接氣水分離三通,帶負壓打鉆,邊打邊抽。鉆進壓力突然變小且鉆孔不返水時,立即停止鉆進,說明與23064巷打透貫通。

2)拆斷23062/64正巷密閉墻上的抽放管路,通過設施調控,使風流從2305切眼、調車巷迎頭鉆孔進入,從23064正巷密閉墻上的抽放管路排出,排放瓦斯。

4.2.3 通過觀測,Ф400鉆孔內風流向封閉區內流動,在風筒掩護下,工作面迎頭瓦斯濃度小于1.5%,用風鎬、銅撬棍將2305切眼迎頭中部施工的Ф400鉆孔擴大成4m2的小斷面梯形巷道,采用梯形木棚進行支護,支掘循環進度0.5m,支完一個循環后及時架設梯形木棚,并用背板將木棚頂部及兩幫背實,木棚排距為0.5m;實現2305切眼導硐與23064巷小斷面貫通,貫通后貫通點過風量在150m3/min,因此按照方案二執行。

4.2.4 人員進入23064巷,采用風筒錯口方法將切眼風筒接進23064巷調車巷貫通點位置,排放23064巷從2305切眼到調車巷段瓦斯,將貫通點附近瓦斯濃度降到1.0%以下,排放期間人員嚴禁走出風筒出口15m以里部分。

4.2.5 用風鎬、銅撬棍將調車巷迎頭鉆孔擴大到4m2。23064巷瓦斯排放完畢后用機組將切眼導硐、調車巷刷大到設計斷面。

4.3 瓦斯排放

4.3.1 在23064巷(2305切眼與調車巷間)間建臨時調節墻,將2305切眼/調車巷全風壓風流引進23062/64巷,即風流從2305切眼進入23064巷,到冒頂封閉位置,經23062/64間31#橫川回到23062巷,之后從2305調車巷回出,排放巷道瓦斯。建調節墻時要逐漸釘木板,確保2305調車巷回風流瓦斯濃度低于1.5%[1]。

4.3.2 2305調車巷回風流瓦斯濃度低于1.0%,救護隊人員進入23062、23064巷檢查頂板、瓦斯、通風設施等情況,發現巷道冒頂區范圍在29#～31#段,檢查冒頂區瓦斯0.2%,同時在正巷密閉墻抽放管路內檢查瓦斯濃度0.3%,說明通過抽放負壓將冒頂區瓦斯排放完畢;巷道底鼓嚴重,通風設施基本完好,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巷瓦斯濃度降到0.4%,排放瓦斯完畢。

5 結論和建議

1)在雙巷風速達到0.25m/s(本文過風量570m3/min)的情況下,方案一采用瓦斯抽放+全風壓排放,簡單易行,安全;當雙巷風速小于0.25m/s(本文過風量小于570m3/min)的情況下,方案二采用瓦斯抽放+全風壓風流+局部通風機送風結合排放瓦斯,能夠很好解決復雜巷道條件下的貫通與瓦斯排放。

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

3)為防止鉆機打鉆過程中出現摩擦撞擊火花,采用濕式打鉆,鉆頭轉速控制在60r/min,鉆桿給進速度控制在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內瓦斯,減小密閉區內瓦斯量,是輔助瓦斯排放的有效途徑。

5)嚴格執行先探后掘原則,防止掘進巷道無計劃與盲巷貫通。

[1] 國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程[N],2010

[2] 于不凡.煤礦瓦斯災害防治及利用技術手冊[M].北京：煤炭工業出版社,2005

[3] 張國樞.通風安全學[M].中國礦業大學出版社,2007

[4] 賀天才.寺河礦瓦斯抽采參數測定及初步分析[J].煤礦開采,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,現任晉煤集團寺河礦通風科主任工程師,從事礦井通風、瓦斯治理技術管理工作。