长巷掘进的通风技术与安全管理

长巷掘进的通风技术与安全管理

焦　健

(甘肃煤炭工业学校,甘肃白银　730913)

摘　要:结合靖煤公司大水头矿井的现场实际情况,通过对大水头东一采区长距离通风技术和通风管理的研究,解决了在高瓦斯复杂地质构造区域,煤尘具有爆炸性的自然条件下,完成了软煤层走向长度1631m的工作面布置。

关键词:高瓦斯;长巷掘进;通风技术;安全管理

中图分类号:TD724　　　文献标识码:B　　　文章编号:1005Ο2798(2005)01Ο0023Ο02　　靖远煤业公司大水头煤矿是设计年生产能力105万t的矿井,煤尘具有爆炸性,历年瓦斯等级鉴定为高瓦斯矿井,相对瓦斯涌出量11179m3/t,绝对瓦斯涌出量最高达28m3/min,煤层自然发火期3～6个月,最短21d,黄泥灌浆和注氮灭火。

为了提高工作面可采储量,减少大吨位综采设备搬家次数,减少回撤封闭材料,减少人工投入,实现“双高”矿井的持续发展,在矿井东一采区布置走向长1631m的超长工作面。

东一采区地质构造复杂,区内共有大小17个断层,1个花尖子向斜,1个背斜构造,共19个地质构造。煤层以弱煤、粘煤为主,煤的普氏系数012～015。

瓦斯涌出量成为制约巷道掘进长度的关键因素。

另外,随着矿井机械化程度的提高,高产高效矿井长走向、大断面采煤工作面的普及与推广,对于长距离掘进通风技术提出了更高的要求[2]。

地质构造是影响煤层瓦斯含量的重要因素之一。在围岩属低透气的条件下,封闭型有利于瓦斯的储存,而开放型地质构造有利于排放瓦斯。断层对瓦斯含量的影响比较复杂,一方面要看断层(带)的封闭性,另一方面要看与煤层接触的对盘岩层的透气性。开放性断层,无论与地面是否相通,断层附近的煤层的瓦斯含量会降低;封闭性断层,煤层对盘透气性低时,阻止瓦斯释放。如果地质构造复杂,既有开放性断层,又有封闭性断层,煤层瓦斯含量就会不稳定,掘进时瓦斯涌出量具有不均衡性。瓦斯涌出的不均衡性会影响安全掘进[3]。

软煤层也影响煤层瓦斯含量。如果煤层硬度小,透气性差,瓦斯含量高,同时在采动的影响下容易破碎产生裂隙,瓦斯涌出量增加,对于安全掘进影响较大[4]。

靖远煤业公司大水头煤矿东一采区长距离通风技术,是在高瓦斯、软煤层、复杂地质构造区域、煤尘具有爆炸性的自然条件下,布置走向长1631m超长工作面,在技术上是否可行,经济上是否合理。

在高瓦斯、复杂地质构造破碎软煤层中长距离掘进通风,关键是要解决如何提高工作面配风量的问题,即满足稀释瓦斯在安全浓度以下(1%报警,115%断电撤人),后巷瓦斯不超限(1%以下),并且为工作面创造良好的气候条件,防止煤尘飞扬,达到

1　问题的提出

近年来,我国煤矿开采随着深度的增加,掘进工作面单进水平的提高,掘进速度的加快,煤壁暴露面的瓦斯泄放速度也在增加,致使掘进工作面的绝对瓦斯涌出量大大提高,瓦斯灾害日趋严重,特别是煤巷独头掘进工作面瓦斯事故频发。解决煤巷掘进工作面瓦斯灾害的主要措施是依靠局部通风机通风。而局部通风机作为常年运转的电机设备,由于各种原因常出现各种故障,造成掘进工作面瓦斯积聚,甚至酿成事故。对于瓦斯涌出量较大的矿井,掘进工作面局部通风机的数目有的高达3～4台,不仅耗电量大,而多风筒供风造成掘进巷道断面缩小,且长距离供风造成风筒损耗大,风筒越长,沿途漏风量越大,工作面有效风量降低[1]。所以对高瓦斯矿井,

收稿日期:2004Ο09Ο22作者简介:焦　健(1968-),男,甘肃会宁人,讲师,从事教学工作。

煤第14卷第1期

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安全掘进的目的。

长距离通风技术和安全管理研究,是在掘进通风方案上有所创新,发挥设备效能,监测监控,先抽后掘,喷浆封闭,加强日常管理,提高安全保障体系的可靠性、灵敏性等,在现场中指导完成了东一采区高瓦斯、软煤层、复杂地质构造区域、煤尘具有爆炸性的自然条件下,布置走向1631m超长工作面长距离掘进任务。

确定掘进需风量大于600m3/min。213　掘进通风技术方案的确定

根据现场经验,提出两个方案。

方案一:独头巷道长距离通风距离1800m,根据不同掘进长度、工作面及后巷瓦斯变化情况选择不同型号、不同功率的局扇、不同直径的风筒,用双局扇、大直径风筒供风稀释工作面及后巷的瓦斯浓度在1%以下,保证安全掘进。

方案二:东103工作面三条掘进巷道都达到800m左右时,施工一条贯穿回风巷、运输巷、排放

2　通风方案的选择

211　设备选型21111　局扇的选型

设备选型的原则:满足供风量,稀释工作面及后巷瓦斯浓度不超限;另外,尽量使用现有的设备,降

低掘进成本,现有局部通风机参数,见表1。表1　局部通风机参数局扇型号

JBT—112BKJ2BKJ2BKJDF

巷的辅助联络巷,通过施工两组风门控制,使排放

巷、回风巷、运输巷在辅助联络巷以西为全负压通风,回风巷作为掘进工作面的总回风,缩短局扇供风距离,第一阶段,随着巷道掘进长度的增加,绝对瓦斯涌出量的增大,不同时期的瓦斯涌出量配备不同型号、功率的局扇来满足通风安全需要。第二阶段,辅助联络巷形成以后,根据全负压通风的瓦斯排放巷、运输巷后巷的瓦斯含量,为辅助联络巷以东的巷道掘进配备不同型号、功率的局扇来满足通风安全需要。

方案一是利用大直径的风筒、2BKJ2×30的大功率对旋风机长距离供风,通风系统简单。不足之处是独头供风距离长、安全管理难度大;风筒维护量大,到了掘进后期风筒风阻高、出风口有效风量低、风筒投入费用高;独头运输距离长、胶带设备占用量大、提升复杂;无法实现集中排水、供风、供水、抽放瓦斯等各项工作,所需各种管线长等等,投入的资金量大。

方案二的优点是中间联络巷以西800m为全负压供风巷道,将掘进工作面的局扇移至辅助联络巷以西20m左右,缩短了局扇供风距离,减少风筒的投入量,便于维护和管理,增加了安全出口,降低了安全管理难度,减少了两台胶带机的投入和维护人员、胶带机司机、清煤工的人工工资,实现了集中排水、供水、抽放瓦斯、供风,减少了管路投入。不足之处是增加了辅助联络巷的施工费用,设备拆卸、安装费用、通风设施施工费用。

经过方案一、二经济效益比较,方案一比方案二节省费用1251965万元;从安全技术上考虑,方案二具有明显的优势,因此,选择方案二。

电机功率/kW风量/(m3・min-1)112×152×18.5230215

145～225260～447250～500260～630255～440

全压/Pa

490～2354440～5030450～5500360～6300440～5030

21112　风筒的选择

风筒的要求:漏风小、风阻小,使用方便,成本

低,阻燃。选择的风筒型号为D016m×10m,

D018m×20m特制柔性胶质阻燃风筒。

212　掘进需风量计算

对于煤巷综掘原则上应按矿尘和瓦斯因素分别计算,最后确定需风量。在实践中,由于综掘机使用喷雾,转载点及后巷都有喷雾设施,最大限度地降低了粉尘浓度,所以掘进工作面需风量应按瓦斯条件计算。

东一采区为首采工作面,其瓦斯涌出量参照相邻矿井正常绝对瓦斯涌出量5m3/min计算,公式如下:

Q需=100QCH4×k/(C-C0)=100×5×1.2/

(1-0)=600

式中:Q需

———掘进工作面需风量,m3/min;

3

QCH4———绝对瓦斯涌出量,m/min;

　k———瓦斯涌出不均匀系数,取112;　C———掘进巷道回风流瓦斯允许浓度,

1%;　C0———掘进巷道进风流瓦斯浓度,%。24

Coal1/2005

3　掘进通风安全管理措施

(1)　严禁瓦斯超限作业,严格执行《煤矿安全

规程》第143条、144条之规定。

(2)　随巷道掘进长度增加,

(下转第52页)

形图的衔接处应观测适量的重合点,以相互检核,发现错误及时纠正。新的原始观测数据和连线数据可追加到已编辑后的旧原始观测数据文件中,并进行重算,再编辑。如此循环,直至野外观测和内业编辑全部结束为止。

(6)　图形编辑可在测图期间进行。编辑操作的每一步记录都追加到原始数据文件中,每生成或输入一个新点,总点号就增加一。编辑时应注意,如果起算坐标尚未替换,则不应进行单点坐标输入、注记输入、牵点和牵线等操作,否则,重算时无法将其改正过来。

(7)　当用采集器采集数据时,应将数据文件及时输出,以免采集器出现故障,丢失数据,造成返工。全站仪自动采集数据时,相对安全些。

(8)　野外观测时,应注意高程点的疏密适度,切勿遗漏关键高程点,即具有代表性的特征点、坡坎底部边界点、变坡点等,地形平坦时,高程点密度可适当放宽。坡坎上部测点处加注比高。以保证地模三角网的合理性。等高线的生成是一项复杂而费时的工作,需反复仔细观察等高线出错或不合理的地(上接第24页)

方,有针对性地修改三角网。而不要盲目地编辑三角网。

(9)　在EPSW中生成3.dwg格式的地形图后,如果还存在一些问题,则完全可以在AutoCAD中彻底解决。

(10)　绘制草图时,应按一定的格式规范记录,层次分明,条理清楚。如笔者常用的格式就是,在每一测站草图的左上角,自上而下顺序写上:测站,定向,仪高,起点,止点,常数,注意等。其中在“常数”之后注记点号加常数“注意”,之后注记一些测图中的特殊情况信息,包括错误改正信息和内业数据处理时应当引起注意的信息。

(11)　当测区面积大于0.5km2时,最好分区进行图根控制测量和测图。否则图根工作量和图形文件太大,影响测图和编图进度。(12)　分区测图时地形图需要拼接。分区时最好按线状地形地物划分区域,这样在测图时很容易掌握,且接边简单,编辑工作量小。

[责任编辑:李月成]

合理选择局扇,以保证工作面及后巷不超限为原则。

(3)　选用了较大直径的风筒,减小局扇工作阻力,特制钢性D790mm的弯头2个,D590mm的弯头8个。

(4)　按照局扇通风质量标准严格进行了局扇安装,在风筒与风机出口处,风筒呈缓斜坡吊挂,减少局部阻力,并做到逢环必挂、环环吃力,根据具体情况,风筒吊环上可加绕适当长度的铁丝,以便进行高度调节,使整列风筒基本与巷道轨面保持一定高度,加强局部通风管理,每个工作面都有专职风筒工,每天下井检查,随时修补缺口,补挂吊环,清扫风筒上喷浆反弹物,及时填绘长距离通风牌板。

(5)　坚持使用掘进机内、外喷雾、转载点喷雾降尘。(6)　局扇严格执行“三专两闭锁”,并定期检查与不定期抽查相结合。保证“两闭锁”装置完好、灵敏、可靠。

(7)　施工单位的班组长、跟班队长、瓦检员都随身携带瓦斯报警便携仪(瓦检员同时携带光学瓦斯检定器)。

(8)　建立严格的局扇开停制度,杜绝局扇无计

划停电停风。

(9)　工作面准备一台备用风机,若一台发生故障时,在较短的时间内更换,并安设一趟专用局扇供电备用电源。(10)　工作面正前施工长、短不同的超前释放孔,短孔为5m(钻杆长度),安全距2m,长距离孔根据瓦斯压力、喷孔等现象力争80m以上,安全距离20m,坚持掘前预抽、边掘边抽相结合的瓦斯综合治理方案。参考文献

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[责任编辑:李月成]

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