水淹工作面瓦斯綜合排放技術(shù)

摘 要:綜采工作面在回采過程中突然出水，并伴隨瓦斯涌出量增加，抽水過程中工作面抽水泵故障，水面上升導(dǎo)致下隅角被水淹沒，進(jìn)而導(dǎo)致工作面通風(fēng)系統(tǒng)被切斷，工作面瓦斯含量急劇增高。在恢復(fù)通風(fēng)過程中，工作面、上隅角及支架間瓦斯?jié)舛雀摺Ｅ欧磐咚箽v時較長。在不影響進(jìn)度和盡量減少投資的情況下，采用了增大工作面供風(fēng)量，上隅角安設(shè)水炮彈、架間安設(shè)多分支送風(fēng)管等措施后，工作面瓦斯?jié)舛冉档停仫L(fēng)流的瓦斯?jié)舛瓤刂圃诹?.4%以下，保證了運輸巷的正常排水，為工作面恢復(fù)全風(fēng)壓通風(fēng)贏得了時間。

關(guān)鍵詞:瓦斯?jié)舛榷喾种惋L(fēng)管系統(tǒng)調(diào)節(jié)恢復(fù)通風(fēng)

中圖分類號:P631文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0093-02

1 概況

1.1 礦井概況

邢東煤礦隸屬冀中能源集團(tuán)股份有限公司，是2001年11月18日竣工投產(chǎn)，原設(shè)計生產(chǎn)年能力60萬t，目前，礦井已達(dá)到年生產(chǎn)140萬t的能力，是華北地區(qū)煤層賦存最深的礦井，開采深度已達(dá)1100m以上，礦井采掘機(jī)械化程度達(dá)到100%，綜合采掘設(shè)備在全國屬領(lǐng)先水平。可采煤層2層，現(xiàn)主采2#煤，平均厚度3.8m。礦井為低瓦斯礦井，相對瓦斯涌出量1.83m3/t。2008年經(jīng)煤炭科學(xué)總院重慶分院鑒定煤層自然發(fā)火期3～6個月。煤塵爆炸指數(shù)36.58%。

1.2 工作面概況

2127工作面是2#煤層標(biāo)高-1130～-1220m、走向長589m、傾斜長150米的一個特深部工作面，工作面平均推進(jìn)長度500m米，工作面長度141m(平距)，煤層厚度3.7～4.4m，平均厚度4.1米，煤層平均傾角13°，2煤下距奧灰含水層175m，工作面仰采角度為4°，采線傾角19°，采用一次采全高自然跨落法采煤。工作面采用運料巷進(jìn)風(fēng)，運輸巷回風(fēng)的“U”型下行通風(fēng)方式。

2 配風(fēng)及瓦斯賦存

2127工作面采用下行通風(fēng)方式，工作面配風(fēng)1200m3/min，二水平軌道下山進(jìn)風(fēng)1560m3/min，具體通風(fēng)系統(tǒng)圖:如圖1。

2127工作面采高大、產(chǎn)量高，在回采過程中，運料巷靠近工作面切眼位置30米范圍內(nèi)、上隅角及采空區(qū)頂板破碎，底板來壓較大，采煤過程中，受采動影響，瓦斯涌出有以下特點:

根據(jù)2127工作面老頂初次垮落前(2010年12月15日～30日)的瓦斯涌出量實測資料和老頂初次垮落后4個月(2010年12月～2011年4月)的瓦斯涌出量實測資料計算得:開采層瓦斯涌出量為2.89m3/min，占工作面瓦斯涌出總量的41%。采空區(qū)瓦斯(老空區(qū)頂、底板和采空區(qū)遺煤)涌出量為4.16 m3/min，占工作面瓦斯涌出總量的59%。

3 事故起因

由于工作面在正常回采過程中突然出水，造成工作面回風(fēng)巷瓦斯含量增高，以至于瓦斯電閉鎖造成工作面停電，在來回停送電過程中，抽水泵被燒壞(泵原來的排水能力在100m3/h左右，而工作面實際出水量才為75m3/h);并且由于工作面采深大、礦壓顯現(xiàn)明顯，工作面頂板下沉、底鼓比較嚴(yán)重，最終造成工作面下隅角(圖1)及運輸巷里段被出水堵住，將工作面正常的通風(fēng)系統(tǒng)切斷。

4 恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)難度分析

由于工作面正常的通風(fēng)系統(tǒng)被切斷，造成工作面瓦斯含量急劇增高，因此對于實際系統(tǒng)恢復(fù)的人員來說也帶來了很大的危險因素，并且如果不及時處理，瓦斯含量會越積越高。由于工作面本身頂板下沉、底鼓比較嚴(yán)重，再經(jīng)過水淹(工作面被水淹之后圍巖更加松軟破碎)，工作面高度更低，對恢復(fù)通風(fēng)以及工作面正常需風(fēng)量造成更大的困難，引起惡性循環(huán)。

在恢復(fù)通風(fēng)過程中，如果水面下降出現(xiàn)縫隙，運料巷及工作面的大量瓦斯經(jīng)運輸巷排出，會造成回風(fēng)流瓦斯超限，導(dǎo)致斷電，影響抽水。

5 恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)措施

搶時間恢復(fù)工作面正常的通風(fēng)系統(tǒng)，保證工作面瓦斯?jié)舛瓤刂圃谡７秶鷥?nèi)，我們積極研究決定采用以下措施:

5.1 在現(xiàn)場成立指揮部

由總工程師任總指揮，負(fù)責(zé)2127工作面的現(xiàn)場調(diào)度，并編制應(yīng)急預(yù)案專項措施處理緊急情況，在專項措施里面明確責(zé)任人，確保在發(fā)生突發(fā)事件時能采取積極有效的措施應(yīng)對。

完善通訊、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，增加工作面上、下巷通訊設(shè)備、設(shè)施，在全風(fēng)壓通風(fēng)混合處D點(如圖1所示)及回風(fēng)增設(shè)兩臺甲烷傳感器，方便指揮部隨時了解排放瓦斯?jié)舛龋莆展ぷ髅媲闆r。

5.2 排瓦斯，增加工作面新鮮風(fēng)流

(1)在軌道下山安設(shè)2臺2×15kW局部通風(fēng)機(jī)配直徑600mm的風(fēng)筒對運輸巷進(jìn)行通風(fēng)，采用調(diào)節(jié)風(fēng)量整體連續(xù)排放法進(jìn)行瓦斯排放，利用變頻器將風(fēng)量調(diào)頻為210 m3/min。連續(xù)排放瓦斯5小時后，運輸巷瓦斯?jié)舛认陆禐?.5%以下。

(2)由于運料巷上隅角瓦斯?jié)舛?%，氧氣含量20%，為保證瓦斯的順利排放，利用圖1B點(永久調(diào)節(jié)墻)，將全風(fēng)壓通風(fēng)混合處D點(如圖1所示)風(fēng)量調(diào)節(jié)為1200m3/min，因此巷道送風(fēng)量為:

運料巷QCH4許=1200×1.5%÷6% =300m3/min

在2127車場安設(shè)2臺2×30kW局部通風(fēng)機(jī)配直徑600mm的風(fēng)筒先對運料巷上隅角進(jìn)行通風(fēng)，通過圖1B處的調(diào)節(jié)墻回風(fēng)。

采用調(diào)節(jié)風(fēng)量逐段排放前進(jìn)法進(jìn)行瓦斯排放，利用變頻器將風(fēng)量調(diào)節(jié)為260m3/min。

排放瓦斯12小時后，運料巷瓦斯?jié)舛认陆禐?.5%以下，經(jīng)救護(hù)隊員探查，上隅角以下15個支架架間瓦斯?jié)舛?.6%，工作面瓦斯?jié)舛?.6%。此時在上隅角安設(shè)水炮彈，稀釋上隅角瓦斯?jié)舛取Ｔ?7架—83架的架間安設(shè)多分支送風(fēng)管(如下圖所示)，處理架間瓦斯;將風(fēng)筒向工作面方向延伸風(fēng)筒30米供風(fēng)。

經(jīng)過連續(xù)排放瓦斯后，工作面瓦斯?jié)舛葹?.6%，氧氣含量20.2%，運料巷至上隅角30米范圍超前支護(hù)處，頂板下有一層約300mm的層流，瓦斯?jié)舛葹?%以上，為保證瓦斯的順利排放，再鋪設(shè)第二趟直徑600mm的風(fēng)筒，至圖1C點處，此時將第一趟風(fēng)筒，在上隅角處接一個三通，保證一路風(fēng)筒吹散上隅角瓦斯，另一路風(fēng)筒接至圖1C點處。利用2127車場2臺2×30kW局部通風(fēng)機(jī)，采用調(diào)節(jié)風(fēng)量整體連續(xù)排放法進(jìn)行瓦斯排放，利用變頻器將風(fēng)量調(diào)頻為520m3/min(運料巷QCH4許=1200×1.5%÷2.6%=692m3/min)。

5.3 加快排水

將工作面排水能力由原來的200m3/h增加到510m3/h，并且保證工作面?zhèn)溆糜凶銐虻乃茫詡潆S時更換。

5.4 系統(tǒng)調(diào)節(jié)

(1)隨著運輸巷及下隅角抽水進(jìn)程加快，水面與頂板慢慢顯露縫隙，為保證運輸巷瓦斯不超限，在圖1C點處，打一道全斷面風(fēng)帳，在圖1A點處，將無壓風(fēng)門全部打開，同時將第二趟接三通的風(fēng)筒，向后縮短30m，以保證工作面乏風(fēng)流經(jīng)運料巷排出。

(2)在運料巷瓦斯?jié)舛冉抵?%以下，超前支護(hù)頂板下的瓦斯層流以及架間瓦斯?jié)舛染抵?.5%以下后，查看排水情況，探查巷道貫通大小。

(3)當(dāng)水面下降，運輸巷露出斷面2.4m2時，先將圖1C點處風(fēng)帳拆除，而后將圖1B點處永久調(diào)節(jié)墻風(fēng)量調(diào)節(jié)至91m3/min，最后將圖1A點處風(fēng)門關(guān)閉，停止局部通風(fēng)機(jī)向兩條巷道送風(fēng)。至此2127工作面形成全風(fēng)壓1200m3/min通風(fēng)。

6 效果

通過2127工作面實施上述排放瓦斯措施后。工作面及運輸巷回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛纫恢北３衷?.4%以下，保證了工作面運輸巷排水的正常供電，為工作面的順利排水贏得了時間，在最短時間內(nèi)恢復(fù)了2127工作面生產(chǎn)。此次因水淹造成的工作面停風(fēng)及瓦斯積聚的處理，為今后的工作面的瓦斯管理及瓦斯排放提供了寶貴經(jīng)驗。可為同類礦井工作面瓦斯積聚的處理提供很好的借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]張鐵崗.礦井瓦斯綜合治理技術(shù)，煤炭工業(yè)出版社，2001.

[2]張國樞.通風(fēng)與安全學(xué)，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.