開采極薄煤層采煤工作面的通風(fēng)與安全管理

李 偉 李慶軍

（1.遠(yuǎn)安縣安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，湖北 遠(yuǎn)安 442000；2.宜昌國泰注安科技有限公司，湖北 宜昌 443000）

0 引言

極薄煤層開采（一般煤厚0.3-0.4 米采高小于0.6 米）因受采高限制，無法采用正規(guī)采煤方法開采，屬落后產(chǎn)能，是國家產(chǎn)業(yè)政策淘汰的對象。由于我國南方各省缺煤，加上運(yùn)輸能力的限制，北方的煤炭不能完全滿足南方的需求，同時，南方極薄煤層薄，瓦斯賦存少，發(fā)生較大以上事故的幾率低，因此在南方極薄煤層的開采時間超過了近半個世紀(jì)，直到現(xiàn)在因多種原因仍不能完全退出煤炭生產(chǎn)。在開采極薄煤層的過程中，如果通風(fēng)、安全管理不到位，極易發(fā)生中毒窒息事故、瓦斯爆炸事故、頂板事故。因此，開采極薄煤層必須在開采方法、通風(fēng)、安全管理等方面作一些規(guī)范，以防范事故發(fā)生。

1 防范措施

1.1 采煤工作面的布置與開采（見下圖）

圖1 采煤工作面平面圖

圖2 采煤工作面剖面圖

完成采區(qū)區(qū)段運(yùn)輸平巷、回風(fēng)平巷的掘進(jìn)后，在采區(qū)邊界布置一條通風(fēng)行人聯(lián)絡(luò)巷，連接區(qū)段運(yùn)輸風(fēng)平巷與回風(fēng)平巷，然后在距聯(lián)絡(luò)巷不大于5 米的地方開始向外布置采煤切眼，切眼之間的距離應(yīng)不大于10 米，方便通過向切眼兩邊推進(jìn)采煤；切眼與切眼之間相互連通，利于實現(xiàn)全負(fù)壓通風(fēng)和形成兩個安全出口；采煤推進(jìn)方向由里向外由下至上依次超前推進(jìn)，以保障不會發(fā)生因推進(jìn)進(jìn)度不一，造成通風(fēng)不良而導(dǎo)致瓦斯局部超量集聚；在通風(fēng)行人聯(lián)絡(luò)巷下部設(shè)置臨時風(fēng)障，讓新鮮風(fēng)經(jīng)過所有切眼、當(dāng)頭、通風(fēng)行人聯(lián)絡(luò)巷最后到區(qū)段回風(fēng)平巷，避免切眼與切眼之間純粹的串聯(lián)通以及風(fēng)流直接經(jīng)通風(fēng)行人聯(lián)絡(luò)到回風(fēng)平巷造成風(fēng)流短路；每個切眼由2 人作業(yè)，避免單人作業(yè)；爆破使用水炮泥封口，爆破時水炮泥產(chǎn)生的水霧可以降解爆破產(chǎn)生的粉塵、炮煙。

1.2 切眼個數(shù)確定

工作面切眼的個數(shù)多少，直接影響工作面通風(fēng)安全，過多則風(fēng)量不足，過少則影響經(jīng)濟(jì)效益。以遠(yuǎn)安縣李家崗煤礦為例，根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ1056-2008 進(jìn)行計算。區(qū)段運(yùn)輸平巷進(jìn)風(fēng)量300m3/min，工作面溫度22℃，工作面單個切眼控制范圍瓦斯絕對涌出量取0.10m3/min（實際測定）。

（1）按工作面氣象條件計算

式中：N——工作面切眼數(shù)

Q——運(yùn)輸平巷進(jìn)風(fēng)量

60——單位換算系數(shù)

70%——有效通風(fēng)斷面系數(shù)

V——工作面風(fēng)速

S——工作面平均有效斷面

Kch——工作面采高調(diào)整系數(shù)

Kcl——工作面長度調(diào)整系數(shù)

（2）按工作面同時工作的最多人數(shù)計算

N=Q/4K=300/4·1.15=65（個）

式中：N——工作面切眼數(shù)

Q——運(yùn)輸平巷進(jìn)風(fēng)量

4——工人每分鐘需風(fēng)量

K——通風(fēng)系數(shù)

（3）按采煤工作面瓦斯涌出量計算

N=Q/100q采kch4=300/100·0.1·1.8=16.7（個）

式中：N——工作面切眼數(shù)

Q——運(yùn)輸平巷進(jìn)風(fēng)量

q采——單個切眼控制范圍瓦斯絕對涌出量

kch4——瓦斯涌出不均衡系數(shù)

（4）按使用炸藥量計算

N=Q/25A=300/25·2.7=4.4（個）

式中：N——工作面允許一次爆破切眼數(shù)

Q——運(yùn)輸平巷進(jìn)風(fēng)量

A——單個切眼控制范一次使用最大炸藥量kg

根據(jù)以上計算，李家崗煤礦在區(qū)段運(yùn)輸平項進(jìn)風(fēng)量為300m3/min，工作面溫度22℃，工作面單個切眼控制范圍瓦斯絕對涌出量取0.10m3/min，單個切眼控制范圍一次爆破使用炸藥量為2.7kg 的條件下，最多只能布置15 個切眼同時工作，并且一次最多只允許4 個切眼同時放炮。在其他條件下，工作面允許同時工作的切眼個數(shù)由企業(yè)根據(jù)實際，按煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ1056-2008 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算后綜合確定，但必須保證工作面風(fēng)量足夠，瓦斯不超限，炮煙能及時排除。

1.3 切眼、采煤面當(dāng)頭的支護(hù)及采空區(qū)處理

由于煤層過薄，工作面頂板壓力不會很大，切眼頂幫及采煤面當(dāng)頭可以按1 米1 對點柱進(jìn)行支護(hù)，頂板不完整的，點柱上加橫梁；回采過程中產(chǎn)生大量的廢石基本可以填滿采空區(qū)，這些廢石砌在切眼兩旁可以起到加強(qiáng)支護(hù)的作用，因此采空區(qū)不需另作處理。

1.4 現(xiàn)場安全管理

由于切眼個數(shù)多，單個切眼的人數(shù)少，人員比較分散，又因采高不方便操作，工人圖省事可能支護(hù)不到位，因此極薄煤層開采現(xiàn)場管理尤為重要。首先管片安全員必須提前到工作面所有切眼檢查瓦斯及支護(hù)情況，處理完所有隱患后才能讓工人上工作面作業(yè)，其次作業(yè)過程中安全員還必須巡回檢查，及時發(fā)現(xiàn)并處理隱患，再次帶班礦長要加強(qiáng)對安全員的監(jiān)督檢查。在工作面切眼向上推進(jìn)過程中，安全員要隨時控制推進(jìn)進(jìn)度，防止因推進(jìn)進(jìn)度不一致造成瓦斯積聚。

2 結(jié)束語

本文基于對極薄煤層開采過程中的通風(fēng)與安全管理研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前國家相關(guān)規(guī)范，指出目前極薄煤層開采過程中極易出現(xiàn)的問題與不足，并相應(yīng)提出了解決對策。但極薄煤層的開采在我國因分布不廣，又屬落后產(chǎn)能，如何保障其安全生產(chǎn)，還需業(yè)界人士共同努力。

［1］新編煤礦礦井設(shè)計手冊[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版杜，2009.

［2］國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程[M].2011.