吳 道
(中鼎國際工程有限責(zé)任公司,江西 南昌330096)
ABOK煤礦系中鼎國際建設(shè)集團公司與馬來西亞一公司合作煤礦,年生產(chǎn)能力150kt。
該礦位于加里曼丹島馬來西亞與印度尼西亞交界山脈北側(cè)SriAmam地區(qū)丘陵地帶,礦區(qū)范圍:東經(jīng)111°59′~111°01′00″,北緯102°08′~1°03′35″;井口坐標 X:5579.2,Y:8507.2,Z:100.2m;礦井開采水平為-90m~-45m;礦區(qū)面積約2km2。
礦區(qū)地質(zhì)及煤層情況:井田為近東西走向,由北向南呈單一傾斜構(gòu)造,傾角為6°~14°,含可采煤層1層,煤層厚度為0.35~1.97m,平均厚度1.2m,煤層沉積穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡單,為優(yōu)質(zhì)煉焦和動力煙煤。煤系地層厚度50~400m,上覆地層第四系表土覆蓋,厚度7~55m,陸相沉積,火成巖以巖床形式出現(xiàn),由淺至深侵入,在煤層中形成變薄及天然焦條帶,對煤層開采有一定影響。
煤層瓦斯、自燃傾向性、煤塵爆炸性情況:在礦井開采過程中,瓦斯涌出量與煤層厚度、煤層開采深度、工作面長度、工作面產(chǎn)量有密切關(guān)系。2011年10月對礦井瓦斯進行了等級鑒定,結(jié)果為高瓦斯礦井。回采工作面絕對瓦斯涌出量為7.492m3/min,相對瓦斯涌出量為20.27m3/t;掘進工作面絕對瓦斯涌出量為1.066m3/min,相對瓦斯涌出量為56.94m3/t;礦井絕對瓦斯涌出量為 12.85m3/min,相對瓦斯涌出量為33.85m3/t;經(jīng)鑒定為容易自燃煤層,發(fā)火期為3~4個月;煤塵具有爆炸性,抑爆巖粉量為45%。
礦井采用中央片盤斜井開拓,中央并列抽出式通風(fēng),井筒集中布置在井田中央,分成東、西兩翼,由東至西分別有東風(fēng)井、主皮帶運輸井、軌道提升井、西風(fēng)井4個井筒,均采用礦用工字鋼金屬支架梯形棚支護。
采煤方法及采煤工藝:采用走向長壁后退式采煤方法,工作面走向長600~700m,傾斜長80~200m;采煤工藝為人工電煤鉆打眼、爆破落煤,工作面采用30kW刮板運輸機運煤、人工扒煤、順槽及斜井均采用皮帶運輸至地面工業(yè)廣場,工作面采用1.2~1.8m單體液壓支柱、金屬鉸接頂梁支護頂板,采用“兩采一準”正規(guī)循環(huán)作業(yè)方式,采用全部垮落法管理頂板,最大控頂距4m,最小控頂距2 m,放頂步距2m,即“見四放二”,工作面采用全負壓通風(fēng),工作面有效風(fēng)量600~800m3/min。
ABOK煤礦工作面瓦斯,主要集中在工作面上隅角附近,且上隅角瓦斯?jié)舛冉?jīng)常處于超限狀態(tài),乃至瓦斯積聚,針對這種情況,為有效消除安全隱患,ABOK煤礦花了2年多時間,先后對3個不同面長的工作面瓦斯管理進行了摸索,積累了一些卓有成效的經(jīng)驗。
1)2012年12月~2013年8月,在長150m、走向長360m的西五工作面生產(chǎn)期間,大部分瓦斯?jié)舛染诎踩珴舛确秶ぷ髅嫔嫌缃歉浇?m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸?,隅角存在瓦斯積聚的現(xiàn)象,濃度一般在3%~9%,工作面回風(fēng)流中瓦斯在正常情況下,瓦斯?jié)舛仍诎踩秶鷥?nèi),僅在工作面放頂后1小時左右、放炮過程中偶爾出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。針對這種情況,首先是采取了以下措施:① 工作面配備專職瓦斯員,負責(zé)工作面瓦斯檢查,采取風(fēng)障法將隅角瓦斯排放至安全濃度;②工作面5m范圍內(nèi)采用風(fēng)鎬落煤;③工作面8m范圍內(nèi)改用木杠頂梁和單體液壓支柱支護頂板;④ 工作面使用水炮泥和黃泥進行嚴實封孔,由瓦檢員負責(zé)落實監(jiān)督檢查;⑤ 放頂、放炮期間回風(fēng)巷內(nèi)停止工作、撤出人員、設(shè)置警戒。其次是為了做到措施更完善,采取布置超前輔助風(fēng)巷方法,即在工作面上出口留好10m煤柱,掘一條與回風(fēng)巷平行煤層巷道,每隔12m與上回風(fēng)巷連通,形成超前出口,始終保持1~2個超前出口,這樣工作面上隅角瓦斯超限和積聚問題得到有效解決,保證了工作面作業(yè)地點瓦斯不超限,該工作面于2013年8月28日安全收尾。
2)2013年9月~2014年6月,開采長200m、走向長450m的西六工作面,由于工作面相對加長、開采深度加深、瓦斯涌出量增加,盡管按照西五工作面所采取的超前輔助風(fēng)巷方法,解決了工作面作業(yè)點瓦斯不超限的問題,但工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸蓿绊懶腥?、運料安全,存在安全隱患。針對這種情況,在井下安裝1臺20m3/min瓦斯抽放泵,建立了井下移動瓦斯抽放系統(tǒng),對工作面采空區(qū)進行瓦斯抽放,經(jīng)過不斷的實踐摸索,在超前輔助風(fēng)巷的基礎(chǔ)上進行完善,將超前出口規(guī)范為超前行人出口、瓦斯自然排放出口、瓦斯抽放出口。在瓦斯自然排放出口處構(gòu)筑調(diào)節(jié)風(fēng)窗,用于調(diào)節(jié)風(fēng)量,達到調(diào)節(jié)瓦斯排放的目的;在瓦斯抽放出口處構(gòu)筑密閉,將瓦斯抽放管路預(yù)埋在內(nèi)面,隨著工作面的推進,抽放瓦斯也不斷邁步更替抽放。通過摸索,抽放距離在距工作面30m的采空區(qū)內(nèi),瓦斯抽放效果較好,可以保證工作面瓦斯不超限,上隅角瓦斯積聚問題和回風(fēng)巷瓦斯超限問題均得到解決。但是,在瓦斯抽放的過程中,用比色管對抽放管內(nèi)氣體進行檢查,發(fā)現(xiàn)比色管有CO棕色環(huán)現(xiàn)象,且CO濃度由低到高,有時CO濃度高達1×10-3,由于在馬來西亞沙拉越州缺乏礦井氣體分析機構(gòu),未能對抽放管內(nèi)氣體進行分析化驗,經(jīng)多方咨詢、查閱有關(guān)技術(shù)資料,只能按照煤層自然發(fā)火情況處理,決定停止工作面采煤,進行收尾、封閉。重新在外部布置新工作面,繼續(xù)按照上述工作面做法,工作面推進到一定距離,同樣在抽放管內(nèi)檢查氣體,用比色管檢查同樣有棕色環(huán)現(xiàn)象,CO濃度與前述同出一轍,以此來推斷采空區(qū)有煤層自然發(fā)火現(xiàn)象,值得思考,需要時間和實踐的進一步檢驗。那么,在工作面沒有其它異常出現(xiàn)的情況下,工作面繼續(xù)推進,加強氣體檢查,在抽放管內(nèi)瓦斯?jié)舛仍?5%以下時,調(diào)節(jié)自然排放風(fēng)窗大小,對抽放系統(tǒng)進行選擇性的抽放,以工作面回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛炔怀逓樵瓌t,該工作面于2014年6月5日安全收尾。
3)2014年6月~9月,開采長80m、走向長180m的西六外工作面,工作面、回風(fēng)巷瓦斯均不超限,僅工作面上隅角瓦斯有積聚現(xiàn)象,瓦斯?jié)舛?%~6%,采用超前輔助風(fēng)巷方法可以解決上隅角瓦斯積聚的問題,但煤柱損失達12.5%;也采用了西五工作面瓦斯管理的前期做法,用風(fēng)障進行瓦斯排放,結(jié)合其它配套措施,保證工作面、回風(fēng)巷、上隅角瓦斯不超限、不積聚,該工作面于2014年9月20日安全收尾。
綜上實踐,ABOK煤礦基本可以梳理出一套比較適合本礦回采工作面瓦斯管理辦法,歸納起來就是:以超前輔助風(fēng)巷、超前出口為主,完善“三出口”(即超前行人出口、自然瓦斯排放出口、瓦斯抽放出口)、結(jié)合選擇性瓦斯抽放方式、經(jīng)濟合理的工作面長度(120~150m)的瓦斯管理辦法。這樣,既能解決回采工作面上隅角瓦斯超限和積聚的普遍性問題,又能解決回風(fēng)流中瓦斯超限問題,防止對采空區(qū)過度抽放可能引起的煤炭自燃現(xiàn)象發(fā)生,同時又能保證工作面正常推進。
幾點建議:
1)瓦斯移動抽放系統(tǒng)應(yīng)該改為地面永久抽放系統(tǒng),從根本上達到瓦斯抽放的目的,消除安全隱患。
2)對瓦斯抽放管內(nèi)的CO檢測指標來確定采空區(qū)是否煤炭自然發(fā)火,缺乏足夠的科學(xué)依據(jù),需要做進一步的調(diào)查研究,以有利于科學(xué)決策,指導(dǎo)安全生產(chǎn)。