复杂区域巷道贯通和瓦斯排放综合技术实践①

王志玉

(山西晋城煤业集团寺河矿,山西晋城 048205)

复杂区域巷道贯通和瓦斯排放综合技术实践①

王志玉②

(山西晋城煤业集团寺河矿,山西晋城 048205)

本文根据2305切眼/调车巷与23062/64封闭巷道贯通及瓦斯排放存在的问题,分析现场条件,确定施工方案,通过采用施工φ400mm的大直径钻孔渐进式贯通,局部通风、全风压通风、抽放三种综合措施排放封闭区、高浓度、复杂巷道内瓦斯,实现了安全生产,为今后的封闭区域巷道贯通及排放瓦斯提供了经验。关键词：复杂区域;贯通;全风压;抽排

0 引言

晋城煤业集团寺河矿是一座高产高效的现代化矿井,分东、西两个井区,东井区是高瓦斯矿井,西井区是煤与瓦斯突出矿井。开采3号煤层,东井区瓦斯绝对涌出量360.19m3/min,相对瓦斯涌出量14.67m3/t,煤体平均瓦斯含量为9.03m3/t,瓦斯压力为0.1～0.29MPa[4],残存量为3.48m3/t。

采煤工作面采用走向长壁一次性采全高自然冒落后退式综合机械化采煤方法,工作面采用五巷布置,“三进两回偏Y型”的通风方式,工作面一侧布置两条进风顺槽,另一侧紧靠工作面布置一条辅助进风顺槽,两条回风顺槽。盘区内工作面顺序开采,上一工作面的两条回风顺槽要留巷作为下一工作面进风顺槽使用。

东二盘区布置的2307—2304四个回采工作面,在2306工作面回采期间,由于回风顺槽的两条巷道受动压影响,23062巷在29#—35#横川段巷道变形严重,23064巷在31#—33#横川段出现巷道冒顶,严重影响通风断面,冒顶区巷道内瓦斯浓度达到2.0%,在迫不得已的情况下,为保证安全生产,在28#横川处正巷构建了两道密闭墙,对冒顶区和巷道变形严重段巷道进行永久密闭,密闭墙为1.5m厚的混凝土墙。由于将来23062、23064巷要作为2305工作面进风顺槽使用,因此,在2305切眼、调车巷与23064巷贯通之前,排放23062/23064巷的瓦斯。

1 现场概况

23062、23064巷高度3.8m,宽度5m,断面积19m2,采用锚杆、锚索、钢带、金属网联合支护,两条巷道每50m沟通一横川,在每个横川内构建一道临时调节风窗(木板墙),在29#横川处将23062、23064巷以里段封闭,密闭墙为1.5m厚的混凝土墙,墙体上各预埋一趟Φ630抽放管,抽放封闭区瓦斯,封闭巷道长度共计约2600m,封闭区域内瓦斯浓度85%左右,预计封闭区域内积存瓦斯量约41990m3,封闭前将29#、31#横川临时调节风窗(木板墙)拆除。

2306面回采结束后,23062、23064巷外段采用一进一回通风方式,即23062为进风巷,23064为回风巷,区域配风量4000m3/min。

图1 排瓦斯前通风系统示意图

2305切眼、调车巷掘进即将于23064巷贯通,2305切眼、调车巷采用“一进一回”通风方式,即：2305切眼为进风巷、调车巷为回风巷,区域供风量4400m3/min,工作面独头巷道采用2×30kW局部通风机供风,供风量520 m3/min,两巷掘进至与23064巷20m时沟通一横川,在掘进至与23064巷剩余3m时停掘,准备贯通排放瓦斯。

2 贯通及排放瓦斯存在的问题

1)封闭区域为双巷+横川,封闭时间达到半年,首采动压力影响,巷道冒顶及变形情况不明, 23062/23064巷间横川调节风窗完好状况、23062巷与2306面采空区间的永久密闭墙是否压垮情况不明。

2)封闭区域瓦斯浓度高,在85%左右。

3)2305切眼、调车巷要与封闭区的23064巷贯通,贯通侧瓦斯浓度高,巷道贯通困难。

3 贯通及排放瓦斯分析及方案制定

3.1 方案一：利用瓦斯抽放+全风压排放瓦斯

3.1.1 适用条件：按照巷道最低风速0.25m/s[3]计算,23062、23064巷道断面2× 19m2,需风量570m3/min,即23064巷冒顶区和23062巷变形后巷道过风量需大于570 m3/min。

3.1.2 贯通、排放方法：

1)提前20天将密闭墙上Φ630抽放管阀门开到最大,抽放封闭巷道内瓦斯,降低封闭区瓦斯量。

2)在2305切眼/调车巷掘进到距23064巷3m位置停掘,在迎头先用钻机施工2个φ400mm大直径钻孔,与23064巷贯通。从23062/64正巷密闭墙处拆开抽放管路,利用主扇负压,使密闭区瓦斯排到巷道内,通过设施调控,使风流从2305切眼/调车巷迎头钻孔进入,从23062/64正巷密闭墙上的抽放管路排出,排放瓦斯。

3)当23062/64正巷密闭墙上的抽放管路回风流瓦斯浓度稳定,逐渐扩大2305切眼/调车巷迎头贯通点断面;在23064正巷(2305切眼以西)建临时调节风窗,调整23062、23064巷风量分配,完全排放瓦斯。

3.2 方案二：利用瓦斯抽放+全风压风流+局部通风机送风结合排放瓦斯[2]

3.2.1 适用条件：23064巷冒顶区和23062巷变形后巷道过风量需小于570m3/min,不能解决巷道瓦斯层聚问题。

3.2.2 贯通、排放方法：

1)提前20天将密闭墙上Φ630抽放管阀门开到最大,抽放封闭巷道内瓦斯,降低封闭区瓦斯量。

2)在2305切眼/调车巷掘进到距23064巷3m位置停掘,在迎头先用钻机施工2个φ400mm大直径钻孔,与23064巷贯通。从23062/64正巷密闭墙处拆开抽放管路,利用主扇负压,使密闭区瓦斯排到巷道内,在2305切眼/调车巷迎头观察风流是否从钻孔进入23064巷。如进风量较大,并且现场观测风压大,则按照方案一排放;如进风量小,则在切眼/调车巷开路横川施工调节墙,控制风量,迫使风流从切眼钻孔进入23064巷,从调车巷钻孔回出,排放贯通点附近瓦斯。

3)当2305调车巷钻孔回风流瓦斯浓度稳定到1.5%以下时[1],在风筒送风掩护下,扩大切眼贯通断面,与23064巷贯通,贯通断面达到4m2以上,进行临时支护。将切眼风筒接进23064巷调车巷贯通点位置,将贯通点附近瓦斯浓度降到1.0%以下,贯通调车巷。

4)在23064正巷(2305切眼/调车巷之间)建临时调节风窗,将2305切眼/调车巷全风压风流引进23062/64巷,排放瓦斯。

4 贯通及排放瓦斯实践

4.1 检查密闭区

排放前,通过23062/64正巷密闭墙上的抽放管路阀门检查密闭区内瓦斯浓度降到50%,说明在20天内已抽放密闭区瓦斯14820m3。

4.2 巷道贯通

4.2.1 2305切眼、调车巷与23064巷贯通距离剩余15m时,用Φ42mm的钻孔一次性探透(带水施工),探透后风流向23064巷走。

4.2.2 贯通距离剩余3m时,2305切眼、调车巷顶帮全部支护到位,工作面迎头施工2～3排Ф20-1500玻璃钢锚杆和塑料网包迎头支护,所有掘进设备撤到全风压进风处。

1)利用MK钻机在迎头施工2个φ400mm大直径钻孔。采用湿式打钻,钻头转速控制在60r/min,钻杆给进速度控制在2m/min以下,在钻孔口下风侧1m处挂便携式瓦斯检查仪,瓦斯浓度大于1.5%严禁打钻;钻孔口接气水分离三通,带负压打钻,边打边抽。钻进压力突然变小且钻孔不返水时,立即停止钻进,说明与23064巷打透贯通。

2)拆断23062/64正巷密闭墙上的抽放管路,通过设施调控,使风流从2305切眼、调车巷迎头钻孔进入,从23064正巷密闭墙上的抽放管路排出,排放瓦斯。

4.2.3 通过观测,Ф400钻孔内风流向封闭区内流动,在风筒掩护下,工作面迎头瓦斯浓度小于1.5%,用风镐、铜撬棍将2305切眼迎头中部施工的Ф400钻孔扩大成4m2的小断面梯形巷道,采用梯形木棚进行支护,支掘循环进度0.5m,支完一个循环后及时架设梯形木棚,并用背板将木棚顶部及两帮背实,木棚排距为0.5m;实现2305切眼导硐与23064巷小断面贯通,贯通后贯通点过风量在150m3/min,因此按照方案二执行。

4.2.4 人员进入23064巷,采用风筒错口方法将切眼风筒接进23064巷调车巷贯通点位置,排放23064巷从2305切眼到调车巷段瓦斯,将贯通点附近瓦斯浓度降到1.0%以下,排放期间人员严禁走出风筒出口15m以里部分。

4.2.5 用风镐、铜撬棍将调车巷迎头钻孔扩大到4m2。23064巷瓦斯排放完毕后用机组将切眼导硐、调车巷刷大到设计断面。

4.3 瓦斯排放

4.3.1 在23064巷(2305切眼与调车巷间)间建临时调节墙,将2305切眼/调车巷全风压风流引进23062/64巷,即风流从2305切眼进入23064巷,到冒顶封闭位置,经23062/64间31#横川回到23062巷,之后从2305调车巷回出,排放巷道瓦斯。建调节墙时要逐渐钉木板,确保2305调车巷回风流瓦斯浓度低于1.5%[1]。

4.3.2 2305调车巷回风流瓦斯浓度低于1.0%,救护队人员进入23062、23064巷检查顶板、瓦斯、通风设施等情况,发现巷道冒顶区范围在29#～31#段,检查冒顶区瓦斯0.2%,同时在正巷密闭墙抽放管路内检查瓦斯浓度0.3%,说明通过抽放负压将冒顶区瓦斯排放完毕;巷道底鼓严重,通风设施基本完好,23052巷密闭墙有三道压裂。

5.3.3 通快速密闭处理23052巷密闭墙, 23062/23064巷瓦斯浓度降到0.4%,排放瓦斯完毕。

5 结论和建议

1)在双巷风速达到0.25m/s(本文过风量570m3/min)的情况下,方案一采用瓦斯抽放+全风压排放,简单易行,安全;当双巷风速小于0.25m/s(本文过风量小于570m3/min)的情况下,方案二采用瓦斯抽放+全风压风流+局部通风机送风结合排放瓦斯,能够很好解决复杂巷道条件下的贯通与瓦斯排放。

2)采用渐进式贯通,首先采用MK系列钻机施工φ400mm的大直径钻孔与封闭区高浓度巷道安全贯通,随后逐渐扩大贯通断面,施工安全性高。

3)为防止钻机打钻过程中出现摩擦撞击火花,采用湿式打钻,钻头转速控制在60r/min,钻杆给进速度控制在2m/min以下。

4)排放瓦斯前,提前利用瓦斯抽放的方法抽放密闭区内瓦斯,减小密闭区内瓦斯量,是辅助瓦斯排放的有效途径。

5)严格执行先探后掘原则,防止掘进巷道无计划与盲巷贯通。

[1] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[N],2010

[2] 于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京：煤炭工业出版社,2005

[3] 张国枢.通风安全学[M].中国矿业大学出版社,2007

[4] 贺天才.寺河矿瓦斯抽采参数测定及初步分析[J].煤矿开采,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,工程师,现任晋煤集团寺河矿通风科主任工程师,从事矿井通风、瓦斯治理技术管理工作。