復(fù)雜條件下綜放工作面撤面通防技術(shù)的研究與應(yīng)用

復(fù)雜條件下綜放工作面撤面通防技術(shù)的研究與應(yīng)用

于洪偉

山東新巨龍能源有限責(zé)任公司，山東 巨野 274918

1301 N綜放工作面是新巨龍公司首個(gè)綜放面，工作面所采煤層屬于3#煤層，煤層地溫達(dá)42℃，3層煤自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ類，最短自然發(fā)火期46天，工作面撤架中間掐架，采用支架車運(yùn)輸，需將原有通風(fēng)設(shè)施拆除，因此，為保證公司首采綜放工作面的安全撤除，需對(duì)撤面期間的通防方案進(jìn)行研究。

撤面；通風(fēng)；降溫；防滅火

1 1301N工作面基本情況

1301 N綜放工作面是新巨龍公司首個(gè)綜放面，位于一采區(qū)的東部，工作面所采煤層屬于3#煤層，平均厚度8.5m，采3.5m放5m，煤塵爆炸指數(shù)為35.32%～40.43%，煤的自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ類，最短自然發(fā)火期46天，工作面走向長(zhǎng)2600m，傾向長(zhǎng)220m，傾角為3°～5°。正常生產(chǎn)時(shí)工作面通風(fēng)采用下行通風(fēng)。煤系地層平均地溫梯度3.23/100m，地溫42℃。

2 撤面期間存在的問(wèn)題

2.1 工作面撤架方式采用中間掐架，上下兩端同時(shí)撤架的方式，采用支架車運(yùn)輸，因此，在撤除支架前需拆除一中車場(chǎng)風(fēng)門(mén)，無(wú)法維持工作面下行通風(fēng)方式，需采取措施將工作面改為上行通風(fēng)。另外，隨著工作面支架撤除，頂板冒落，無(wú)法形成全負(fù)壓通風(fēng)，工作面形成上、下兩條盲巷，無(wú)法正常撤除支架。

2.2 由于煤層原巖溫度高，撤架期間，支架撤除后頂板冒落，落煤、巖放出熱量，威脅著工作人員的身體健康。

2.3 停采后有一定的撤面時(shí)間，后部采空區(qū)浮煤自燃又呈現(xiàn)出浮煤自燃靜態(tài)環(huán)境，氧化升溫區(qū)域隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，不斷地?cái)U(kuò)大，易威脅著工作面的安全撤架。

因此，需制定專門(mén)的撤架期間的通防技術(shù)方案。

3 撤面期間通防方案的研究與應(yīng)用

3.1 撤面期間通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

3.1.1 工作面風(fēng)機(jī)選型

根據(jù)風(fēng)量計(jì)算細(xì)則，回撤期間工作面風(fēng)量不得低于252m3/min，當(dāng)工作面支架回撤，通風(fēng)量低于252m3/min時(shí)，1301N上、下平巷需開(kāi)啟局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，配風(fēng)量均須大于252m3/min，故上、下平巷選擇安裝FBDNO6.0/2×15KW局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)要求，其參數(shù)如表1：

表1 FBDNO6.0局部通風(fēng)機(jī)參數(shù)

3.1.2 工作面停采刷幫打錨桿期間通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工作面停采前，在1301N下平巷（一中車場(chǎng)以南）構(gòu)筑一組調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，停采后，為減少向采空區(qū)漏風(fēng)，通過(guò)調(diào)節(jié)1301N下平巷調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，在保證風(fēng)量不低于配風(fēng)量的情況下，盡可能減少工作面風(fēng)量，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)窗大小將風(fēng)量控制在1000m3/min左右。

3.1.3 工作面回撤期間通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.3.1 頂板未冒落期間通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在1301N工作面停采前， 1301N下平巷風(fēng)門(mén)（一中車場(chǎng)以南）構(gòu)筑完成后，關(guān)閉1301N下平巷風(fēng)門(mén)，打開(kāi)一中車場(chǎng)風(fēng)門(mén)，對(duì)工作面上行通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，經(jīng)實(shí)際測(cè)定1301N工作面風(fēng)量為596m3/min，通過(guò)分析表明，實(shí)際風(fēng)量大于需風(fēng)量252m3/min，可以滿足撤面期間工作面需風(fēng)量，因此拆除一中車場(chǎng)風(fēng)門(mén)后，在頂板未冒落撤除支架時(shí)，采用全風(fēng)壓上行通風(fēng)。

3.1.3.2 頂板冒落后通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工作面支架回撤前，在1301S上平巷及一采回風(fēng)上山風(fēng)門(mén)高壓側(cè)分別安設(shè)2×15KW局扇，因支架撤除頂板冒落后，當(dāng)實(shí)際風(fēng)量低于需風(fēng)量252m3/min，開(kāi)啟局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。

3.2 撤面期間降溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

工作面回撤期間，工作面實(shí)際供冷量為600KW，經(jīng)測(cè)定工作面撤架處溫度為25.8℃，能夠滿足工作面撤架需要。

3.2.1 1301 N上平巷制冷

1301 N上平巷回撤時(shí)，保留現(xiàn)有1301N上平巷（二中車場(chǎng)以南）皮帶西側(cè)的一臺(tái)300KW空冷器，并與1301N上平巷風(fēng)筒串聯(lián)，為回撤期間上平巷通風(fēng)制冷降溫使用。

3.2.2 1301 N下平巷制冷

1301 N下平巷回撤時(shí)，需將1301N下平巷原空冷器撤除，重新在1301N下平巷（一中車場(chǎng)以南）安裝一臺(tái)300KW空冷器，為1301N下平巷通風(fēng)制冷降溫使用。

3.3 撤面期間防滅火設(shè)計(jì)

3.3.1 建立注漿壓注高分子膠體系統(tǒng)：工作面停采前，沿工作面撤面通道南幫敷設(shè)一路φ25mm高壓管，形成注膠系統(tǒng)，每20m設(shè)置一個(gè)φ25mm三通閥門(mén)，并與上、下平巷鉆機(jī)窩里的注膠機(jī)管路連接，形成1路高分子膠體系統(tǒng)注漿系統(tǒng)。

圖1 1301N工作面撤面通風(fēng)、降溫系統(tǒng)圖

3.3.2 工作面架間注膠：根據(jù)工作面后部采空區(qū)丟煤情況，每個(gè)支架架間施工兩個(gè)注膠孔，分高、低位孔。其中高位孔在支架立柱處開(kāi)孔，透工作面支架切頂線上方4m處，孔深6.0m，全長(zhǎng)封1寸鋼管，最里端為1.0m長(zhǎng)的花管。另一個(gè)孔在支架頂梁與尾梁交點(diǎn)處開(kāi)孔，透架后4.0m、底板向上3m處的破碎煤體內(nèi)，孔深5m，全長(zhǎng)封1寸鋼管，最里端為1.0m長(zhǎng)花管。根據(jù)支架后部破碎煤體體積，得出每個(gè)支架的注膠量為6m3，每個(gè)鉆孔的注膠量為3m3，工作面注膠總量為6×125=750m3。共需高分子膠體8t。

3.13.3 工作面兩端頭注膠：工作面注膠結(jié)束后，分別對(duì)兩端頭進(jìn)行打鉆注膠。利用防火鉆機(jī)窩施工鉆孔，鉆孔終孔位置位于支架架后10m，位于煤層頂板。根據(jù)支架后部破碎煤體體積，得出鉆機(jī)窩每個(gè)鉆孔的注膠量為30m3，鉆機(jī)窩端頭注膠總量為5×30=150m3。上平巷密閉墻內(nèi)鉆孔每孔注膠量為10m3，上下平巷端頭注高分子膠體總量為200m3，總共需壓注高分子膠體2t。

3.3.4 上、下平巷注氮：建立下平巷注氮系統(tǒng)，沿工作面敷設(shè)管路，利用上平巷30m、60m注氮管注氮，利用下平巷預(yù)埋的36m、60m注氮管路向采空區(qū)注氮，惰化采空區(qū)。

3.3.5 利用預(yù)埋的注膠管路100m和40m處的注黃泥復(fù)合膠體管路（沿頂板敷設(shè)）每天交替壓注黃泥復(fù)合膠體（每天兩班），降低采空區(qū)浮煤的溫度并封堵裂隙。

3.3.6 上下平巷掛設(shè)風(fēng)簾盡量減少上下端頭的漏風(fēng)，防止采空區(qū)浮煤的氧化。

3.3.7 工作面撤架期間利用切眼敷設(shè)的高分子注膠管路，對(duì)工作面撤架后的采空區(qū)進(jìn)行灑漿。

4 結(jié)語(yǔ)

1301 N工作面已經(jīng)安全回撤，表明通過(guò)采取以上通風(fēng)、降溫、防滅火方案，可以保證在工作面存在煤層原巖溫度高，落煤、巖放出熱量及煤層自然發(fā)火隱患條件下的安全回撤。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.036

于洪偉，性別：男，出生年月：1985年9月，畢業(yè)院校：2008年畢業(yè)于山東科技大學(xué)安全工程專業(yè)，學(xué)歷:大學(xué)本科，工作單位：山東新巨龍能源有限責(zé)任公司。