一、3306工作面概況
1、工作面位置
3306工作面位于五環(huán)公司三水平延深北翼采區(qū),其上部為3304采空區(qū);其下部為實(shí)體煤;北部為F20斷層防水煤柱;南部為設(shè)計(jì)停采線。
工作面長度:上順槽422m(平距),下順槽349m(平距),里切眼95m(平距),中切眼89m(平距)。
2.工作面對(duì)應(yīng)的地面位置:
該工作面地面位置位于劉家村東部,肥泉村西部,工作面上部全部為農(nóng)田。地形為山坡丘陵地形。地面標(biāo)高﹢164.9m~﹢175m。
2、工作面煤層情況
1.煤層厚度:3306工作面開采煤層為二疊系山西組二1煤層,全層厚度6.6~10.4m,根據(jù)3306上、下順槽煤厚點(diǎn)平均得出平均煤厚8.9m
2.煤層產(chǎn)狀:煤層走向350°~30°,傾角14°~26°,平均為18.4°,受斷層牽引局部?jī)A角變化較大。由于受斷層牽引發(fā)生變化,煤層局部變薄,工作面中部有一煤層變薄帶,寬約60~70m,不可采。
3.3306工作面為單一結(jié)構(gòu)煤層,呈半亮型,具有玻璃光澤,黑色塊狀,容重:1.4t/m3,硬度中等,煤炭品種為瘦煤。
二、3306工作面上隅角瓦斯積聚的原因
1 、工作面上隅角瓦斯超限的原因
(1)采煤工作面的通風(fēng)方式。我國絕大部分礦井采用U型通風(fēng)方式,此種通風(fēng)方式,對(duì)了解煤層賦存情況,掌握礦井瓦斯、火的發(fā)生,發(fā)展規(guī)律,較為有利。由于巷道維護(hù)均在煤體中,因而巷道幫上的漏風(fēng)率較少,但容易使上隅角出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象。在U型通風(fēng)條件下的采空區(qū)風(fēng)流流動(dòng)規(guī)律:風(fēng)流從工作面運(yùn)輸巷向工作面切眼流動(dòng),其中少一部分向采空區(qū)流動(dòng),大部分工作面流動(dòng),從工作面向采空區(qū)深部剖面看,采空區(qū)的漏風(fēng)呈現(xiàn)拋物線狀,從而帶出了采空區(qū)深部的瓦斯,在工作面上隅角交匯,使工作面上隅角瓦斯?jié)舛容^高。
(2)工作面上隅角的風(fēng)流狀態(tài)。采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空區(qū),風(fēng)流經(jīng)過工作面上端頭時(shí),由于巷道突然垂直轉(zhuǎn)彎,使靠近煤壁的風(fēng)速降低,工作面上隅角局部地區(qū)出現(xiàn)渦流現(xiàn)象,在附近出現(xiàn)風(fēng)流循環(huán)流動(dòng)現(xiàn)象,使采空區(qū)和工作面的瓦斯不容易被風(fēng)流帶走,從而使上隅角瓦斯容易發(fā)生積聚。由于瓦斯的比重比空氣的低,所以從工作面上隅角的斷面看,從頂板到底板呈現(xiàn)遞減現(xiàn)象,頂板處瓦斯?jié)舛容^高,所以,要加強(qiáng)此處的瓦斯管理,防止瓦斯事故的發(fā)生。
2 、“U”型通風(fēng)系統(tǒng)采煤工作面瓦斯超限的原因
(1)采面隅角為采空區(qū)風(fēng)流的匯合處。鶴煤五環(huán)分公司采煤工作面均采用“U”型通風(fēng)方式。在這種通風(fēng)方式下,進(jìn)入工作面的風(fēng)流分為兩部分,一部分沿工作面流動(dòng);另一部分進(jìn)入采空區(qū),在采空區(qū)內(nèi)部沿一定的流線的方向流動(dòng),在工作面的后半部分,進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流逐漸返回工作面。進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流通過在采空區(qū)內(nèi)的氣流交換過程,逐漸返回工作面,最后匯集于采煤工作面上隅角,所以,工作面上隅角為采空區(qū)瓦斯流入工作面的匯合處。
(2)采面隅角的風(fēng)流狀態(tài)是瓦斯超限的重要原因。經(jīng)過長時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)觀察,根據(jù)分析得知,采面隅角靠近煤壁和采空區(qū)側(cè),風(fēng)流速度很低,局部處于渦流狀態(tài)(如圖1所示)。這種渦流使采空區(qū)涌出的瓦斯難以進(jìn)入到主風(fēng)流中,從而使高濃度瓦斯在隅角附近循環(huán)運(yùn)動(dòng)而聚集在渦流區(qū)中,形成了隅角的瓦斯超限。
若工作面隅角出現(xiàn)滯后回柱,除隅角存在的渦流區(qū)外,在靠近切頂排處會(huì)出現(xiàn)微風(fēng)區(qū),采空區(qū)漏出的瓦斯在此處積聚,更容易形成隅角的瓦斯超限。
圖1
3、3306工作面上隅角瓦斯積聚處理方法及措施
針對(duì)隅角瓦斯超限的情況,通常的防治方法有:設(shè)置隅角砌塊,提高采面供風(fēng)量、設(shè)置采空區(qū)埋管抽放、增加煤體鉆孔抽放等。
(1)設(shè)置采空區(qū)風(fēng)障
①由采煤隊(duì)在工作面下隅角吊掛防滅火風(fēng)帳,靠近采空區(qū)風(fēng)幛長度為10m,下順槽下幫風(fēng)幛長度不少于5m,且采空區(qū)風(fēng)幛與下順槽下幫風(fēng)幛里外搭接,上接頂,下接底。防止風(fēng)流從下隅角進(jìn)入老塘然后經(jīng)老塘帶出大量瓦斯到上隅角排出而造成上隅角瓦斯超限,這樣就可最大限度地減少進(jìn)入采空區(qū)的漏風(fēng)量
②尤其是在工作面出口上隅角處,由于風(fēng)流進(jìn)入工作面時(shí)在此處直射采空區(qū),所以應(yīng)保證此區(qū)段的砌塊封堵嚴(yán)密。由采煤隊(duì)在3306工作面采空區(qū)上隅角處垛砌塊墻,上隅角砌塊墻由最后一架至上幫,上接頂,下接底,沿走向方向連續(xù)跺3 m。
(2)增大回采工作面風(fēng)量
工作面風(fēng)流對(duì)隅角渦流區(qū)積聚瓦斯的驅(qū)散,主要靠工作面風(fēng)流與隅角瓦斯積聚區(qū)間的空氣的對(duì)流和主風(fēng)流的擴(kuò)散作用。經(jīng)過長時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)觀察,發(fā)現(xiàn)在工作面正常供風(fēng)的情況下,靠有限速度的風(fēng)流來驅(qū)散隅角渦流積聚區(qū)的高濃度瓦斯是不可能的。工作面采用增大風(fēng)量的辦法,雖然可使隅角積聚區(qū)風(fēng)流與工作面主風(fēng)流的對(duì)流作用加大,但是隨著風(fēng)量的提高,負(fù)壓增大,采空區(qū)的風(fēng)流速度加大,使采空區(qū)的瓦斯流線延深,加強(qiáng)了風(fēng)流與采空區(qū)內(nèi)的瓦斯的交換。若采空區(qū)內(nèi)存在其它漏風(fēng)通道,則會(huì)增大此漏風(fēng)量。所以,若增大采面風(fēng)量,會(huì)使風(fēng)流攜帶出的瓦斯量增大。單靠增大采面風(fēng)量的辦法難以有效地處理上隅角積聚的瓦斯。根據(jù)采面隅角瓦斯超限的原因可知,若能減少進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)量,也可減少采空區(qū)的瓦斯涌出量,使隅角避免出現(xiàn)瓦斯超限。
(3)安設(shè)上隅角瓦斯抽放管
如圖3所示當(dāng)采煤工作面隅角出現(xiàn)瓦斯超限時(shí),安設(shè)一趟專用瓦斯抽放管,抽放管(耙子)入口位于采面隅角。于是,在抽放管入風(fēng)口處形成一較大負(fù)壓區(qū),工作面的主風(fēng)流由于壓差的作用會(huì)增大流經(jīng)隅角的風(fēng)量,以滿足抽放管(耙子)吸風(fēng)量的要求,這樣一來在工作面上隅角就形成了負(fù)壓。這樣,上隅角的高濃度瓦斯經(jīng)流過此處的工作面風(fēng)流的稀釋后進(jìn)入抽放管內(nèi)部,經(jīng)抽放泵排入回風(fēng)巷。這種處理方式具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)是采面隅角的高濃度瓦斯可盡快地進(jìn)入瓦斯抽放管內(nèi)部,經(jīng)抽放管排入回風(fēng)巷;
(2)是可增大隅角的風(fēng)量,及時(shí)沖淡此處的高濃度瓦斯;
(3)由于抽放管體積小,占用空間小,可大大地減少工作面施工造成的影響;
(4)在抽放泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,能夠使工作面上隅角內(nèi)始終處于負(fù)壓狀態(tài),此種方式抽排隅角瓦斯是一個(gè)安全可靠的治理過程。
圖3
具體要求:
(5)、采煤隊(duì)
①每天四點(diǎn)班采煤隊(duì)處理尾巴時(shí)及時(shí)外移上隅角花管,花管吊掛距頂不大于200mm,距幫不大于100mm的位置,四寸鋼絲帶要緊貼上順槽上幫,施工期間必須有班組長或驗(yàn)收員現(xiàn)場(chǎng)指揮。然后按照砌塊要求構(gòu)筑砌塊墻,(上隅角砌塊要求:砌塊墻上接頂、貼幫,錯(cuò)縫砌筑,模塊之間的縫隙用黃泥抹平,砌筑模塊的長度不小于2m,角度為30°至45°)。
②每天8點(diǎn)班在相鄰注水孔中間施工一個(gè)瓦斯排放鉆孔,排放鉆孔要求:孔深6m,孔徑75mm,開孔高度距離底板向上1 m,傾角5°。
③每天零點(diǎn)班堅(jiān)持施工3306上順槽巷頂鉆孔預(yù)抽上隅角,每天施工鉆孔個(gè)數(shù)不少于5個(gè),施工期間嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工。
(6)抽放隊(duì)
①3306工作面上、下安全口向外3m內(nèi)鉆孔不得拆除,每天8點(diǎn)班安排專人負(fù)責(zé)巡查該地區(qū)抽放系統(tǒng),及時(shí)觀測(cè)卸壓帶鉆孔濃度及負(fù)壓,對(duì)于低濃度鉆孔封堵應(yīng)留有小拇指大小的孔洞,保留一定抽放負(fù)壓。工作面每推進(jìn)3m,抽放隊(duì)及時(shí)掐掉一根抽放主管路,確保鋼絲帶及時(shí)得到延長。
②每天八點(diǎn)班上順槽施工卸壓帶鉆孔,并及時(shí)聯(lián)孔帶抽,對(duì)采煤隊(duì)施工的3306上順槽上順槽巷頂鉆孔預(yù)抽上隅角孔要及時(shí)封孔,次日八點(diǎn)班負(fù)責(zé)聯(lián)孔帶抽。
③抽放隊(duì)負(fù)責(zé)將采煤隊(duì)替棚段向外5m處抽放主管路改為鋼絲帶連接,以免影響采煤隊(duì)替棚。
④采煤隊(duì)每天四點(diǎn)班處理尾巴及構(gòu)筑砌塊墻時(shí),通風(fēng)區(qū)瓦斯檢查員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督落實(shí),否則采煤隊(duì)嚴(yán)禁施工,施工完畢后,瓦斯檢查員及班組長共同驗(yàn)收,并在瓦斯檢查員攜帶的砌塊及花管吊掛質(zhì)量驗(yàn)收單上共同簽字。
3306工作面上隅角砌塊及花管施工質(zhì)量驗(yàn)收單 | ||
時(shí)間及班次 | 備注 | |
砌塊是否符合構(gòu)筑要求 | ||
花管及鋼絲帶是否按標(biāo)準(zhǔn)吊掛 | ||
瓦斯檢查員 | ||
班組長 | ||
⑤每天四、零點(diǎn)班通風(fēng)區(qū)瓦斯檢查員負(fù)責(zé)調(diào)試上隅角埋管抽放閘門,閘門開啟范圍不得超過閘門旋轉(zhuǎn)范圍的一半,確保合理分配埋管及上順槽抽放鉆孔的負(fù)壓。
三、綜合防滅火措施應(yīng)用
堵漏防滅火措施
1、為了更好的減少回采工作面回采期間發(fā)生自然發(fā)火事故,3306回采工作面下隅角采取了靠老塘側(cè)必須吊掛防滅火風(fēng)帳,防火風(fēng)帳長度13m,寬2.1m,吊掛眼每隔800mm一個(gè),且保證風(fēng)帳向下順槽方向下幫拐3m,下安全口靠老塘側(cè)向上10 m,風(fēng)帳吊掛上接頂下接底。為防止放炮、串梁風(fēng)帳損壞,故放炮、串梁時(shí)風(fēng)帳可收起,放炮、串梁后要及時(shí)將風(fēng)帳恢復(fù)原狀。經(jīng)過采取以上防止上隅角瓦斯超限的措施后現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,上隅角瓦斯能夠達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,確保工作面安全生產(chǎn)。
2、由采煤隊(duì)分別在3306工作面采空區(qū)上隅角處垛砌塊墻,上隅角砌塊墻由最后一架至上幫,上接頂,下接底。
3、由采煤隊(duì)向采空區(qū)加注防滅火材料進(jìn)行采空區(qū)堵漏,保證嚴(yán)密不漏風(fēng),降低工作面上、下端風(fēng)壓差,防止采空區(qū)內(nèi)遺煤氧化自燃。
4、均壓防滅火措施
①由通風(fēng)區(qū)將3306中巷2道風(fēng)門門口拆除,增加工作面進(jìn)風(fēng),減小采空區(qū)所受的負(fù)壓,從而減少向采空區(qū)漏風(fēng)。從而降低自然發(fā)火危險(xiǎn)程度,從調(diào)控風(fēng)量使得工作面與其周邊老巷風(fēng)壓對(duì)等,減小煤的氧化速度和氧化生熱。
加強(qiáng)檢查措施
①工作面共設(shè)置6個(gè)防火檢查點(diǎn),(A、工作面下安全口處;B、工作面第0至6架處;C、工作面45架處;D、工作面上隅角;E、工作面上順槽回風(fēng)流;F、-520北大巷回風(fēng)流)。圓班瓦檢員一班三匯報(bào),當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí),必須及時(shí)匯報(bào)處理。
②防滅火檢查人員每周對(duì)工作面上尾巴有害氣體定期抽樣化驗(yàn),每日檢查情況填寫報(bào)表上報(bào)總工。
四、瓦斯治理效果
3306采煤工作面開采以來,采取以上措施和方法,瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3%—0.5%,上隅角的瓦斯?jié)舛葲]有出現(xiàn)過積聚、超限,取得了較好的瓦斯治理效果,為礦井的安全生產(chǎn)提供了重要保障。