王少華
摘 要:1918工作面回采后對1918運輸巷進行留巷,留巷過程中由于工作面采空區(qū)漏風導(dǎo)致回風隅角瓦斯超限,不利于安全生產(chǎn),為解決隅角瓦斯問題,結(jié)合現(xiàn)場分析,排除鄰近層瓦斯涌出影響后,確定瓦斯來源為采空區(qū)漏風引起,我礦決定采用風壓調(diào)節(jié)法、掛簾堵漏法、噴涂堵漏法三種方法相結(jié)合的方式治理采空區(qū)漏風,消除了上隅角瓦斯積聚及瓦斯超限事故,改善工作環(huán)境,消除安全隱患,實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:沿空留巷;防漏風;綜合治理;隅角瓦斯
中圖分類號:TD263 文獻標志碼:A
0 引言
沿空留巷技術(shù)取消了區(qū)段隔離煤柱,提高資源回收率,減少萬噸掘進率的同時,采空區(qū)漏風成為瓦斯管理的難題,集合礦井實際條件,在對比不同方案后,采用降低工作面兩巷風壓,同時沿采空區(qū)一側(cè)吊掛風帳和發(fā)泡材料噴涂聯(lián)合使用,效果良好,降低了瓦斯?jié)舛?,保證了安全生產(chǎn)。
1 工作面概況
顯德汪礦核定生產(chǎn)能力為180萬t/年,為低瓦斯礦井,礦井共分為4個采區(qū),1918工作面位于九采區(qū)東翼,埋深386 m~~551 m,傾角為4.5°~22°,平均17°,煤層平均厚度為1.35 m。老頂為細砂巖,較堅硬,層理發(fā)育,直接頂為粉砂巖,泥質(zhì)膠結(jié),質(zhì)軟,地壓較大。
依據(jù)1912等工作面礦壓觀測資料,本煤層直接頂為Ⅱ級2類,初次來壓步距25~30 m,周期來壓步距6 m~10 m。兩巷超前影響帶80 m~100 m。
1918工作面為1#煤層,瓦斯含量為3.41 m3/t,上方無煤層,2#煤層位于1#煤層下方20 m~30 m,受緊鄰層瓦斯涌出影響較小,無煤塵爆炸性,自燃傾向性等級為Ⅲ類,屬不易自燃煤層。
1918運輸巷留巷支護采用靠幫單體柱強制切頂、錨壓雙層金屬網(wǎng)和加靠幫π型鋼阻隔冒落矸石形成隔離墻的總體支護方案。單體配金屬鉸接頂梁和十字鉸接頂梁(順巷布置)加強頂板支護,順巷打三排單體,采空幫采用1.0 m×6.0 m的金屬經(jīng)緯網(wǎng)和π型鋼腿護幫。在靠近采空側(cè)距中心線1.75 m處巷頂補打一排Φ22L2000 mm強力錨桿,錨桿間距700 mm,使用2.6 m錨梁,固定經(jīng)緯網(wǎng)。
2 瓦斯治理方案
2.1 工作面現(xiàn)狀
1918工作面通風系統(tǒng)為九運下山、九采行人下山、九軌石門(新鮮風)經(jīng)1916運料聯(lián)巷、1918運料巷進入1918工作面后,由1918運輸巷經(jīng)專用回風巷、東翼回風巷,回風由東風井排出地面,工作面回采實際配風量為700 m3/min。1918工作面及留巷通風系統(tǒng)如圖1所示。
1918運輸巷全巷沿空留巷,1918運輸巷沿空留巷為19110設(shè)計工作面的運輸巷,梯形斷面,規(guī)格為4.2 m×2.2 m(寬×下幫高),1918工作面回采時,1918沿空留巷段采用局部扇風機壓入式通風,局扇安裝在九采區(qū)運輸下山處,經(jīng)1918運輸巷(風筒)進入1918沿空留巷段,回風由1918運輸巷經(jīng)九采專用回風巷進入東翼回風巷,由東風井排放至地面。局扇配風量為280 m3/min,可滿足需要。
2.2 技術(shù)分析及治理方案
在留巷過程中,留巷回風處因受采空區(qū)漏風影響,瓦斯?jié)舛瘸3L幱?.9 %左右,存在安全隱患。為了降低沿空留巷瓦斯?jié)舛龋紫葘?918工作面及沿空留巷阻力、工作面風量、采空區(qū)漏風量、瓦斯來源進行分析。
經(jīng)實際測量,采空區(qū)漏風的影響1918留巷漏風約191 m3/min,漏風率約為27 %,約增加1.0 m3/min絕對瓦斯涌出量,占工作面瓦斯涌出量的33 %,由此可見,防治采空區(qū)向留巷漏風成為瓦斯治理的關(guān)鍵。
根據(jù)煤礦安全規(guī)程第一百五十三條,無煤柱開采沿空送巷和沿空留巷時,應(yīng)當采取防止從巷道的兩幫和頂部向采空區(qū)漏風的措施要求,結(jié)合礦井實際情況,采用單一方法治理采空區(qū)漏風的方法效果較差,經(jīng)過不斷實踐最終確定同時采用3種方法分別解決存在的問題。即“風壓調(diào)節(jié)+掛簾堵漏法+噴涂堵漏法”解決采空區(qū)漏風的綜合方案。即首先通過調(diào)整風量來降低兩巷壓力差,減少向采空區(qū)漏風,其次將留巷的巷幫和頂板分別采用掛簾和噴涂2種方式進行堵漏,達到減少漏風的目的。
3 方案實施
3.1 風壓調(diào)節(jié)
風壓調(diào)節(jié)法是通過調(diào)整井下通風設(shè)施及通風設(shè)備改變巷道內(nèi)空氣流量,從而達到改變壓力的目的,通風系統(tǒng)調(diào)整是防止采空區(qū)漏風的一種重要手段。
運用皮托管結(jié)合傾斜壓差計、干濕溫度計、測量兩巷的靜壓、速壓、空氣密度,實際計算出兩巷阻力,通過計算1918兩巷壓差約為280.3 Pa。
為了探索風壓和采空區(qū)漏風范圍的規(guī)律,在風壓測量風壓的同時,對漏風范圍進行測定,采用示蹤氣體(SF6)檢測采空區(qū)漏風區(qū)域,在1918運料巷隅角釋放示蹤氣體,同時在1918留巷內(nèi)使用報警儀監(jiān)測該氣體,將檢測出氣體成分距離巷道口最遠的位置確定為最大影響范圍,經(jīng)測量,最大漏風影響范圍約為支架后方48 m區(qū)域。
在測定采空區(qū)漏風影響范圍后,滿足工作面風量需求的情況下調(diào)整工作面風量,通過降低工作面風量從而減少工作面與留巷的壓力差,達到減少漏風的目的,顧將1918工作面風量降低至540 m3/min左右,沿空留巷風量增加至240 m3/min以上。
3.2 掛簾堵漏
沿采空區(qū)一幫滯后工作面100 m開始吊掛風簾,采用具有不透氣、抗靜電、不延燃的風筒材料制作風簾,根據(jù)巷道將風簾制作成長寬為10 m×2.6 m。吊掛時木板壓緊風簾固定在留巷頂板,使其自然下垂至底板巷,風簾與巷道底板搭接0.3 m以上,在用鋼帶壓實,風簾順風流方向依次搭接吊掛,接縫寬度不小于0.1 m,接縫處用黏結(jié)劑,吊掛前清理四周巷壁的突出物、矸石及鐵絲、鋼帶等。風簾形成后,每天檢修班進行維護,風簾與巷幫接觸不實、風簾有破損時及時修補,確保風簾起到防護作用。
3.3 噴涂堵漏
由于受采動影響,留巷頂板破碎,采空區(qū)瓦斯除沿巷幫一側(cè)涌出外,部分瓦斯在風壓的作用下由巷道頂板的裂隙向巷道涌出,而采用吊掛風簾的方法對頂板裂隙瓦斯涌出很難控制,為了減少頂板裂隙瓦斯涌出,結(jié)合礦井實際條件,采取發(fā)泡材料噴涂的方法進行堵漏,我礦選用聚氨酯材料對巷道頂板及裂隙進行噴涂。
選用的聚氨酯材料發(fā)泡率在30倍~50倍,發(fā)泡時間為2 min~5 min,與矸石黏結(jié)能力強,其發(fā)泡可鉆入墻體縫隙,密封性能好,且具有一定的彈性變形能力,同時對巷道頂板有一定的黏結(jié)作用。配備設(shè)備僅有專用噴射槍,操作簡單,混合的物料在噴槍口形成細霧狀液滴,均勻地噴射到頂板縫隙,噴射平均厚度為10 m~15 mm,充填頂板裂隙后,在巷道頂板形成一層200 mm左右的保護層。由于采動影響巷道壓力逐漸顯現(xiàn),然后逐步達到穩(wěn)定,根據(jù)現(xiàn)場測試,噴涂在巷道不穩(wěn)定頂板后,由于巷道再次來壓噴涂層會再次發(fā)生破裂,很難形成防整體護層,效果不佳,根據(jù)現(xiàn)場觀測巷道變形情況,工作面推進15 m,待頂板較穩(wěn)定后進行噴涂效果最好。
4 治理效果
1918留巷采用3種方法降低采空區(qū)向留巷空間漏風,通過采取綜合防漏風措施后,經(jīng)連續(xù)1個月的連續(xù)觀察,通過對比治理前后瓦斯對比表1,綜合治理后工作面絕對瓦斯涌出量為3.08 m3/min,瓦斯?jié)舛葹?.55 %;留巷迎頭瓦斯?jié)舛葹?.02 %,隅角處風量為347 m3/min,沿空留巷瓦斯?jié)舛葹?.48 %,留巷涌出瓦斯減少了約1.52 m3/min,1918留巷回風流瓦斯由0.86 %下降至0.48 %,見回風隅角瓦斯?jié)舛茸兓厔輰Ρ葓D2。
漏風范圍由之前的48 m降低至33 m,工作面兩巷的壓力差下降了111.5 Pa。工作面及留巷風量及瓦斯?jié)舛染鶟M足要求,應(yīng)用效果明顯,如圖2所示。
5 結(jié)語
綜合治理防治采空區(qū)瓦斯向沿空留巷涌出,通過1918工作面近1個月實踐應(yīng)用,解決了回風隅角瓦斯問題,改善了工作環(huán)境,在不增加生產(chǎn)設(shè)備的情況下,有效地降低了采空區(qū)的瓦斯涌出,杜絕了生產(chǎn)過程中的瓦斯事故,取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
參考文獻
[1]李志鋒.無煤柱開采沿空留巷防止漏風地點安全技術(shù)措施[J].采礦安全,2007(5):48.