地面筒仓下口技术改造治理瓦斯积聚

陈瑞勇

（晋煤集团赵庄二号井，山西 晋城 048000）

1 赵庄二号井瓦斯治理现况分析

山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司赵庄二号井（简称赵庄二号井）隶属于山西晋城无烟煤矿业集团限责任公司，属于证照齐全的合法矿井，赵庄二号井2007年3月正式开工建设，2010年4月开始生产，矿井设计生产能力0.9 Mt/a，但在建设中留有富余系数，实际生产能力略高于此。

赵庄二号井3#煤层瓦斯含量测定结果表如表1所示。从表1可以看出，常压下赵庄二号井3#煤层可解吸含量占煤层原始含量比例为4.2%～35.4%，残存瓦斯含量占煤层原始含量比例高达64.6%～95.8%。

因赵庄煤矿井下煤体具有较高的瓦斯含量，在地面筒仓内存储的煤炭资源会释放大量瓦斯气体到筒仓内，易使筒仓内发生瓦斯积聚现象，这样埋下重大安全隐患进而影响煤矿安全生产。当瓦斯积聚现象较严重时，还有可能引发筒仓内瓦斯爆炸事故，但因筒仓内瓦斯涌出现象较复杂，加之筒仓几乎属于封闭容器，这些因素都会在某种程度上增加筒仓内瓦斯治理的难度及其特殊性；当人们在筒仓下口给煤机周围开展装车放煤工作时，装卸口内的瓦斯易释放出来，而筒仓下口又属于一相对较封闭的环境，筒仓下口放煤0.5 h后，放煤口上部空间内瓦斯的浓度可达到2%～3%，给煤机四周的瓦斯甚至高达6%～7%，这样会导致筒仓下口出现高浓度瓦斯积聚现象，会给地面筒仓装车外运埋下重大安全隐患。如何治理筒仓下口瓦斯积聚，防止瓦斯事故发生，保证地面筒仓的正常安全生产，根据其它矿井治理经验，决定对筒仓放煤口以上的密闭空间进行充填，杜绝瓦斯积聚的根源。

表1 赵庄二号井3#煤层瓦斯含量测定结果

2 地面筒仓下口充填治理瓦斯

2.1 治理思路及治理措施

地面筒仓下口附近存在空间，形成了类似于井下采煤工作面回风隅角的隅角涡流区,放煤时，煤体释放的瓦斯由于浮力作用,易上浮充填隅角涡流区,造成瓦斯积聚。

结合赵庄二号井筒仓实际情况，通过对筒仓下口顶部充填新型充填材料使充填区内瓦斯为0，其它区域降到安全浓度以下。通过对赵庄二号井地面筒仓下口顶部充填阻燃材料，可有效防止隅角瓦斯积聚现象，形成相对较完善的自然通风来稀释排放筒仓下口处积聚瓦斯，实现筒仓本质安全，确保安全高效生产。具体措施如下，充填后现场效果见图1：

（1）对瓦斯积聚区充填无机材料防止瓦斯积聚，撤除原来监测瓦斯设备，治理瓦斯达到一劳永逸的效果。

（2）充填区吊顶材料、充填材料必须采用阻燃材料。充填区材料填充要严实，无空隙且充填物不吸附瓦斯。同时充填区吊顶要稳固、牢靠，不得影响其它设备运转、检修。另外充填后表面要光滑、平整，煤尘不易粘附。

（3）充填区域瓦斯浓度应很低，且仓下未充填区域在自然通风状态下瓦斯浓度不超过0.5%。

图1 充填后现场效果

2.2 填充材料性能

（1）填充材料Ⅱ是一种新型无机液体填充材料,反应物流淌性小，能够快速发泡，快速成型与充填，并能高倍发泡，在低温下便可反应。加之填充材料Ⅱ成型后具有较好的韧性，可承受部分抗压强度，可在某种程度上起到支撑作用与缓冲作用。此外，固化物的韧性与实际变形性都较好，不会出现发脆开裂现象，密封性能良好。

（2）填充材料Ⅱ固化物不燃烧（即使使用喷灯、电焊也不会燃烧），也不延燃、抗静电性优。

同时填充材料Ⅱ为无毒、无刺激气味，对环境和人员无任何污染（符合环保要求），且运输方便。

（3）填充材料Ⅱ采用机械化操作的充填方式，大幅度提高了工作效率的同时也大大的降低了工人工作强度，且充填设备动力规格符合井下安全生产要求。且填充材料Ⅱ发泡倍数大，单位立方充填量少，能减轻下部支撑物的载荷。此外填充材料Ⅱ闭孔率低，在1mm厚度下都不会漏风，不会出现瓦斯二次吸附，施工简单，操作方便。在处理瓦斯、火区有独特的优势。

2.3 施工注意事项

（1）保护充填区域的设备设施，做好测量工作，确保底板尽量水平后，再搭架。安装满堂红支架，底部为角钢做为主支架，用工字钢做梁，每个工字钢间以距为3.0 m布置。

（2）预留充填孔，充填孔距离最顶端不大于20 cm。同时在支架上方铺设彩钢板，进行封底。在彩钢板上铺设风筒布，防止漏浆。并通过预留的充填孔进行充填施工。

（3）实地查看注浆地点施工情况，配合矿方做好相应准备工作。并把泵及配件、誉邦填充材料Ⅱ号充填材料运至施工地点，准备清洗剂和若干棉纱。准备工作就绪后，接好与泵所连接的管路和混合枪，接通压风管(供风管路快速接头为A19,供风压力为0.4～0.8 MPa,流量＞3m3/min。 )，试验泵所连接的管路是否畅通及出料比例是否合格。

（4）待施工技术人员核实泵能正常运转后，把A、B两组份的进料管插入相应吸料桶；正常施工时，确保材料始终按配比为1∶1的体积比混合，绝对不能出现断料现象。在注浆过程中，必须注意观察泵及注浆孔，当泵的压力表指示数值达到标准，可以停止向该孔注浆，并转移至下一注浆孔；如此循环，直至充填工程施工结束。

（5）用施工前所准备的清洗剂清洗气动多功能注浆泵及其配件，检查清点数量。并协助矿方做好回撤设备及整理现场工作。

3 经济、社会效益分析

赵庄二号井地面筒仓下口顶部安全隐患区域使用充填阻燃材料前，由于经常发生瓦斯超限等情况，按每次超限停产1 h计算，每次将影响产量500 t左右，使用充填阻燃材料后没有发生瓦斯超限等情况，并撤除了瓦斯监测设备，减少了设备、监测费用和电费每年约12万元，经济效益可观。

充填阻燃材料后在充填区域内瓦斯浓度降为0，仓下未充填区域在自然通风状态下瓦斯浓度未超过0.5%，保障筒仓的正常安全生产；保证了作业区域的正常进行，杜绝了瓦斯事故的发生，为作业人员提供了安全良好的工作场所，提升人员工作安全感，社会效益显著。

4 结语

本项目研究具有普适性，大大提高了经济效益，保证了作业区域的正常进行，杜绝了瓦斯事故的发生，为作业 人员提供了安全良好的工作场所，提升人员工作安全感。项目的研制成功不仅可以在晋煤集团地面筒仓推广应用，也可以在全国的有瓦斯危害的筒仓推广应用，前景广阔。

〔1〕江 山，李旭泽.采面上隅角煤体空隙充填瓦斯治理技术[J].中州煤炭，2011（6）：30-32.