軟巖礦井綜放工作面過舊巷“一通三防”技術(shù)管理

呂巍　路鵬　闞占和

摘 要：通過介紹小康礦S2S8綜放工作面過二切眼舊巷所采取的“一通三防”技術(shù)措施，杜絕了工作面過舊巷期間出現(xiàn)自然發(fā)火及瓦斯超限、積聚，保證了工作面的安全順利通過舊巷。同時，也為小康礦以后工作面過舊巷積累了寶貴經(jīng)驗。

關鍵詞：軟巖；過舊巷；自然發(fā)火

1 概況

1.1 S2S8二切眼概況

小康礦S2S8綜放工作面開采初期由于地面動遷事宜，根據(jù)上級指示，回采時避開地面動遷范圍，另送一條二切眼，先采一段距離后，再搬家倒面到二切眼繼續(xù)進行回采。該中部切眼于2013年6月20日開始沿煤層底板掘進，拉門口布置在靠近回順一側(cè)，并且與回順沿推進方向呈84°夾角。掘到107m時，由于拆遷工作得以解決，不再需要跳采，故停止掘進，將切眼內(nèi)金屬棚回收。回收后的支護形式為錨桿、錨索、金屬網(wǎng)、木 聯(lián)合支護，為防止礦壓對S2S8回順的支護造成影響，拉門口往里留有6架拱棚沒回，并且于2013年7月28日完全封閉，后期二切眼密閉附近出現(xiàn)過自然發(fā)火征兆，閉內(nèi)注白泥近60噸。

1.2 工作面自然情況

S2S8工作面采用傾斜長壁放頂煤回采工藝，煤層厚3.79～9.4m，采高3m，放頂高度5～6m，工作面長度280m，煤層平均傾角4～12°，運回順高差32m，順槽沿煤層底板掘進，采用36U圓棚支護，工作面配風1040m3/min，絕對瓦斯涌出量6m3/min。

2 困難分析

目前工作面已回采至二切眼，即將通過二切眼舊巷，這是小康礦建礦以來首次過舊巷，小康礦為極軟巖礦井，根據(jù)以往的經(jīng)驗，采動壓會使頂煤破碎，錨桿錨索支護失效，并將二切眼壓垮。出現(xiàn)兩種狀況，一是巷道空間全被壓實；二是巷道還有一定空間，但是冒落現(xiàn)象隨處可見。初步預計影響范圍為：工作面在接近舊巷前5m、通過舊巷時以及過舊巷5m時這15m寬的區(qū)域，影響到工作面內(nèi)的長度會達到110m，最小一次揭露舊巷長度也會近40m。在此期間工作面極易發(fā)生片幫、冒頂、壓溜子等事故，造成工作面推進速度慢或無法正常推進，從而引起自然發(fā)火；且舊巷二次揭露后，破碎的煤體遇氧氣后極易引起自然發(fā)火，如舊巷內(nèi)存在一定空間，揭露后可能造成瓦斯大量涌出，引起瓦斯超限，這些都給安全生產(chǎn)造成重大隱患。

3 應對措施

綜放工作面正常回采通過如此大規(guī)模的舊巷，在小康礦尚屬首次，因此全礦上下非常重視，為此多次召開專業(yè)技術(shù)會議，研討過舊巷的方法及如何應對可能帶來的各種問題。為避免“一通三防”事故發(fā)生，以及發(fā)生“一通三防”事故后如何采取相應措施，我們制定了一系列技術(shù)措施。

3.1 啟封舊巷、預先排放舊巷內(nèi)瓦斯

在舊巷口距離工作面機尾20m時，安排隊伍啟封舊巷，清理、外運以往防滅火注的白泥，采用單體掛木梁方式支護頂板，向前恢復8m巷道，從恢復巷道情況看，巷道幾乎全部被底板鼓起來的貨填實。停止恢復后，在迎面向舊巷內(nèi)平行舊巷方向施工兩個10m深的探眼，用以觀測舊巷內(nèi)氣體情況。由于探眼施工10m后，舊巷內(nèi)仍為實體，因此斷定舊巷內(nèi)空間基本壓實，無法對舊巷進行排放瓦斯。恢復的8m巷道采用風動風機供風，防止瓦斯積聚。

3.2 注氮氣惰化采空區(qū)

工作面距二切眼舊巷15m時，將停止抽采的立孔作為注氮管路繼續(xù)接設∮108mm鐵管，形成上隅角采空區(qū)注氮系統(tǒng)；距舊巷5m時，將上、下隅角采空區(qū)注氮管路與運、回順注氮管路連接，開始向采空區(qū)注氮，惰化采空區(qū)浮煤，從而抑制采空區(qū)自然發(fā)火。同時，調(diào)運、安裝一臺移動制氮機作為備機，保證注氮系統(tǒng)正常運行。

3.3 施工超前探測孔

由工作面向舊巷內(nèi)施工超前探測孔，探查舊巷內(nèi)瓦斯及一氧化碳氣體情況。探測孔施工使用錨桿鉆機，用∮50mm的鉆頭鉆進，共施工五組，每組探測孔成對布置，間距1m，方位角均為6°，距離底板在1.8m高度開孔。并根據(jù)煤層賦存的走向角度計算出每組探測孔的長度，鉆孔的傾角在7～17°不等，確保探孔能鉆入舊巷內(nèi)。利用工作面負壓，通過超前探測孔，自然排放二切眼舊巷內(nèi)的瓦斯。根據(jù)舊巷內(nèi)瓦斯情況，必要時利用白班檢修期間，將回順注氮管路通過∮51mm膠管向探測孔內(nèi)注氮氣，壓排舊巷內(nèi)瓦斯。同時，瓦檢員在二切眼舊巷口加強檢查瓦斯、氮氣等氣體濃度。然后將探孔按規(guī)定用黃泥進行封堵，防止以后采煤機截割過程中探孔導通舊巷，造成舊巷內(nèi)有毒有害氣體涌出。探測孔施工設計見圖1。

工作面向舊巷內(nèi)共施工超前探測孔9個，最長孔深9.6m，最短孔深4m；最大瓦斯?jié)舛?3%，最小瓦斯?jié)舛?%；最大一氧化碳濃度120PPM，最小一氧化碳濃度0PPM。經(jīng)探測孔探查，舊巷內(nèi)均為實體，封孔后采煤機正常割刀。探測孔數(shù)據(jù)情況見表1。

3.4 注巖體加固劑加固圍巖

向舊巷松動圈巖體中注入礦用巖體加固劑，將舊巷頂板和煤壁破碎煤巖粘結(jié)在一起，提高煤體強度，防止割煤時發(fā)生片幫、冒頂、掩埋設備等事故。從后三角點往外5m往外開始，在回順使用風煤鉆向工作面煤體打注4分注漿鐵管，并將鐵管固定住，做好二次保護。注漿管通過∮13mm高壓膠管與ZBQ-5/12型氣動注漿泵相連，注入巖體加固劑，實現(xiàn)超前加固圍巖的效果。4分注漿鐵管長度為4m，孔深4m，外露長度0.3m。眼距為1.5m。距頂板0.2m處二肋開孔， 向上仰角20°。化學注漿泵采用ZBQ-5/12型氣動注漿泵。出漿管規(guī)格為∮13mm，注漿終壓6～8MPa，按1：1的比例通過注漿管進行圍巖加固；注漿順序遵循由下至上，由近至遠的原則，依次注漿。

巖體加固劑是一種由兩種成分組成的產(chǎn)品，具有反應時間可調(diào)、阻燃性好（反應溫度低于140℃）、粘結(jié)強度和壓縮強度很高的特性，可有效與煤層或巖層產(chǎn)生粘合，壽命等同巖層。產(chǎn)品完全凝固后，其粘結(jié)強度可達3MPa以上，抗壓強度可達40MPa以上。巖體加固劑主要性能指標表見表2。

3.5 工作面調(diào)角方法

工作面機尾于10月28日先揭露舊巷，為了能快速通過舊巷，減少同時最大揭露長度，綜采隊采取多進機尾，少進甚至不進機頭方式進行截割回采。具體做法是：采煤機在機尾做一個尾后停在165#處，再回刀做一個尾，退到110#，再做一個尾，退到90#，再向機尾方向截割一遍，為防止運輸機彎曲段過大，向機頭方向割一遍通幫，但是機頭不往前推，回到機尾繼續(xù)調(diào)角。調(diào)角前機尾超前機頭3.1m，調(diào)角后機尾超前機頭13.6m，調(diào)角前切眼與兩順的角度為91°，調(diào)角后調(diào)角前切眼與兩順的角度為93.5°，將一次最大揭露長度由33m縮減為28m，有效地減少了工作面片幫、漏貨的程度，降低了舊巷內(nèi)自然發(fā)火幾率，提高了安全生產(chǎn)的系數(shù)。

4 過舊巷期間“一通三防”管理

4.1 通風管理

（1）每天安排專人對S2S8綜放面風量進行測定，保證工作面風量穩(wěn)定在1000～1100m3/min，風量發(fā)生變化要及時進行調(diào)整。

（2）S2S8綜放面兩順要加強翻修，確保兩順巷道通風斷面滿足要求。

（3）啟封舊巷后恢復的8m巷道采用風動風機供風，加強局部通風管理。

4.2 瓦斯管理

（1）過舊巷期間，采煤機前、后滾筒各安排一名專職瓦檢員，檢查煤壁、風流、頂板、底板、探測孔及裂隙帶附近的瓦斯情況；同時，在采煤機前、后滾筒各安排一名人員負責向滾筒灑水，防止采煤機滾筒割到舊巷內(nèi)錨桿、護幫板、前梁等產(chǎn)生火花。

（2）采煤機割煤期間，懸掛便攜式瓦斯檢測報警儀，并設置常開檢查瓦斯狀態(tài)，瓦斯超限立即停止作業(yè)。

（3）采煤機內(nèi)、外噴霧要保證完好，割煤期間正常使用。

（4）加強上隅角瓦斯抽放，及時施工抽放立孔，杜絕瓦斯超限。

（5）監(jiān)測隊加強監(jiān)測系統(tǒng)日常維護，定期進行斷電功能試驗，保證瓦斯斷電靈敏、可靠。

4.3 防滅火管理

（1）工作面距舊巷5m時，每次生產(chǎn)循環(huán)結(jié)束后，對上、下隅角用白泥封堵嚴密，直至工作面完全通過舊巷，從而減少采空區(qū)漏風，抑制采空區(qū)自然發(fā)火。

（2）在上隅角及170#支架后向采空區(qū)預埋∮50mm注泥管，當采空區(qū)出現(xiàn)自然發(fā)火征兆時，及時注白泥滅火。

（3）由回順向工作面內(nèi)接設一趟∮51mm注氮管路，并安設5個三通閥門，一旦舊巷內(nèi)或采空區(qū)出現(xiàn)自然發(fā)火征兆，可隨時進行注氮。

（4）過舊巷期間，出現(xiàn)自然發(fā)火征兆時，在工作面100#支架至機尾端頭架，每5架插一根注泥管；在工作面10#支架至機頭端頭架，每10架插一根注泥管；同時，將上、下隅角封堵墻及所有發(fā)現(xiàn)異常的地點（包括附近10m范圍內(nèi)）進行噴漿，預注白泥；過舊巷時，對舊巷暴露的煤體打眼、插管并進行噴漿，必要時進行注白泥。

（5）瓦檢員加強工作面、架間、上下隅角及兩順的防滅火檢查，做好預測預報。每天對工作面、上隅角、回風流、局部架間及抽放立孔進行取樣化驗分析。

（6）地面?zhèn)渥阕⒛啾谩姖{泵、凝膠泵和白泥、凝膠等防滅火設備及材料。

5 效果分析

（1） 采空區(qū)注氮量1000m3/h，過舊巷期間注氮量總計55.2萬m3，注氮前后，上隅角、回風流及工作面架間一氧化碳濃度保持穩(wěn)定，未發(fā)生自然發(fā)火。注氮后，S2S8回風流一氧化碳濃度變化曲線見圖2。

（2）過舊巷期間，工作面、上隅角、回風流瓦斯?jié)舛葲]有出現(xiàn)異常變化，未造成瓦斯超限和積聚。過舊巷期間，S2S8回風流瓦斯?jié)舛茸兓€見圖3。

（3）工作面過舊巷期間，未出現(xiàn)自然發(fā)火征兆，舊巷原有空間已被壓實，故上隅角及架后注白泥，架間及對舊巷暴露煤體插管、噴漿、注白泥等應急處置措施并未實施。

（4）本次S2S8綜放面通過如此大規(guī)模的舊巷，在小康礦礦史尚屬首次，因此全礦乃至集團公司都非常重視。因此執(zhí)行礦、隊和生產(chǎn)、技術(shù)、保安區(qū)兩套班子在井下現(xiàn)場死盯死守，現(xiàn)場指揮，協(xié)調(diào)安全、生產(chǎn)工作，發(fā)現(xiàn)問題馬上處理，不留有隱患。經(jīng)過全礦干部、職工協(xié)同會戰(zhàn)，僅用了16天就整個通過了舊巷。

6 結(jié)束語

S2S8綜放面過舊巷是小康礦建礦以來首次過舊巷，通過上述各種措施，取得了顯著效果，減少了一次綜放工作面搬家到面，保證了原煤生產(chǎn)工作持續(xù)不間斷；上隅角、架間、回風流一氧化碳濃度及溫度保持穩(wěn)定，過舊巷期間沒有瓦斯超限和積聚，安全效益、經(jīng)濟效益明顯，同時，也為小康礦以后工作面過舊巷積累了寶貴經(jīng)驗。

作者簡介：呂巍（1984，02-），男，工程師，2007年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學安全工程專業(yè)，現(xiàn)任小康煤礦保安區(qū)主任工程師，曾在《鐵煤科技》等刊物上發(fā)表論文2篇。