劉 勇
(山西宏廈第一建筑有限責任公司,山西 宏廈 045000)
陽煤集團五礦地面標高為870~1030m。目前掘進的8103回風順槽位于尚怡村北側(cè),8103工作面回風順槽為沿15#煤頂板掘進的全煤巷道,設計長度為368m。8103回風順槽北部為8104采區(qū),西部為8105進風順槽,東部為8102采區(qū)。該巷設計標高為500m~520m。8103工作面回風順槽服務于8103回采工作面,為工作面回風、進出材料、設備等。本工作面瓦斯含量預測為5m3/t-7m3/t,瓦斯壓力預測為0.2ΜPa-0.44ΜPa,預計掘進期間瓦斯絕對涌出量為0.75~1.275m3/min。為確保安全,本文將“四位一體”綜合防突措施應用于掘進期間的8103回風順槽,首先介紹了通風系統(tǒng),然后分析了區(qū)域綜合防突措施和局部綜合防突措施。
進風:520水平運輸副巷→8103進風系統(tǒng)巷局扇入風→掘進工作面回風:工作面→8103進風系統(tǒng)巷→8103進風系統(tǒng)回風措施巷→巖石回風巷。
8103工作面殘存瓦斯含量在5.30~6.2m3/t之間,最大為6.2m3/t,最大可解吸瓦斯涌出量為2.598m3/t,該巷每日最大掘進進尺為8m,15#煤層噸煤容重為1.42t/m3,則平均日產(chǎn)量為198.8t,每米落煤量為24.85t。
根據(jù)生產(chǎn)實際可知,該工作面最快落煤時為每40分鐘掘進1m,通過計算可知:工作面絕對瓦斯涌出量為2.11m3/min,則8103回風順槽最大瓦斯涌出量為2.11m3/min。按瓦斯涌出量計算,8103回風順槽風筒出口風量為301.9m3/min。根據(jù)通風風量核定可知,8103回風順槽全風壓核定風量為700m3/min,風筒出口風量不少于400m3/min,符合要求。
8103回風順槽采用壓入式通風,掘進頭配兩臺2×45kw風機作為主、副風機,配套使用配φ800mm的膠質(zhì)風筒導風。主風機專供電源與備用風機動力電源均由智能排瓦斯裝置引出,同時主、副風機出風側(cè)與特制三通入風側(cè)相連通,特制三通出風側(cè)與供風風筒相連,當主風機系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,備用風機自動投入運行。當備用風機運行期間盲巷及回風流中不得有動力電源。
由于8103回風順槽未在區(qū)域突出危險性劃分報告內(nèi),巷道在標高+510水平開始沿15#煤層頂板掘進,掘進期間煤層標高最高達到+520水平,因此為確保安全,要求施工隊組掘進期間嚴格執(zhí)行兩個“四位一體”綜合防突措施。
8103回風順槽現(xiàn)已全斷面揭露15#煤層,在工作面掘進期間要求每循環(huán)在掌頭左、中、右布置3個區(qū)域突出危險性預測鉆孔,孔深60~80m,區(qū)域突出危險性預測鉆孔要求使用SDQ深孔定點取樣鉆桿或取芯筒進行取樣,區(qū)域突出危險性預測鉆孔要求控制工作面正前及左、右?guī)洼喞€15m范圍,其中正前鉆孔兼做超前探測鉆孔,鉆孔鉆進期間要求每20m測定一次瓦斯含量W值,W值指標按8m3/t控制,預測結(jié)果為無突出危險性則判定該循環(huán)內(nèi)工作面無突出危險,則預留20m安全循環(huán)距離。
通過預測結(jié)果進行判定,若瓦斯含量值W≥8m3/t或在鉆孔施工期間有突出預兆時,要求工作面采用順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯的區(qū)域防突措施,如下:
1)鉆孔要求控制工作面正前60m~80m范圍及輪廓線兩幫15m范圍。順層鉆孔按終孔間距4m布置,共計布置3排49個鉆孔,鉆孔直徑為不小于113mm。
2)鉆孔施工期間,孔深、位置及角度必須嚴格按照設計施工,不能一次性穿透煤層的鉆孔要求進入煤層底板0.5m。鉆孔鉆進時觀察并記錄噴孔、頂鉆等瓦斯動力現(xiàn)象及其他突出預兆。
3)區(qū)域預抽鉆孔施工完畢后,必須及時封孔并連接抽放,抽放觀測工每日進行觀測并建立臺賬,以便防突辦根據(jù)每日抽放量確定需抽放時間及區(qū)域防突措施效果檢驗時間。
區(qū)域預抽鉆孔施工完畢后,要求立即連接抽放管路進行預抽,預抽時間根據(jù)抽放量計算,抽放結(jié)束后,采用殘存瓦斯含量指標對區(qū)域防突措施進行效果檢驗。區(qū)域防突措施效果檢驗測試點位于措施孔之間,效果檢驗鉆孔施工要求同區(qū)域突出危險性預測鉆孔,檢驗測試點共計5個,分別位于工作面掌頭的上、中部、下部及兩側(cè),孔深60m-80m,取樣方式為每鉆進20m取樣一次,進行瓦斯含量測定。當檢驗鉆孔施工過程中發(fā)生噴孔、頂鉆及其他突出預兆或者殘存瓦斯含量超過臨界值時,則延長抽放時間,直至措施有效。當在效檢鉆孔施工時無突出預兆,且經(jīng)檢驗瓦斯含量W值指標不超標時確定該區(qū)域無突出危險性,可進入?yún)^(qū)域驗證。
為進一步掌握區(qū)域防突措施效果,在工作面掘進期間執(zhí)行連續(xù)驗證,區(qū)域驗證方法采用鉆屑瓦斯解吸指標法(K1值)及鉆屑量S值,與工作面突出危險性預測方法相同。當所有實測的指標值均小于臨界值,且未發(fā)現(xiàn)突出預兆時,認定為無突出危險,在采取安全防護措施后進行掘進作業(yè)。否則,只要有一次區(qū)域驗證為有突出危險或發(fā)現(xiàn)突出預兆,則該區(qū)域以后的掘進作業(yè)必須執(zhí)行局部綜合防突措施。
進行工作面突出危險性預測時,在掌頭布置預測鉆孔,鉆孔鉆進時每鉆進2m測定一次鉆屑瓦斯解吸指標K1值,每鉆進1m測定一次鉆屑量S值,并觀察和記錄噴孔、頂鉆等瓦斯動力現(xiàn)象及其他突出預兆。
采用鉆屑解吸指標法測定K1值和鉆屑量S,K1≥0.5mL/(g·min1/2)或鉆屑量S≥6.0kg/m或在鉆孔施工期間有突出預兆時,則為有突出危險性;K1<0.5mL/(g·min1/2)且鉆屑量S<6.0kg/m且鉆孔施工期間無突出預兆,則為無突出危險性。
當工作面突出危險性預測指標都在臨界值以下,且未發(fā)現(xiàn)其他異常瓦斯動力現(xiàn)象,可在完善安全防護措施的前提下,按照循環(huán)距離掘進。當指標超過臨界值時或發(fā)現(xiàn)有異常瓦斯動力現(xiàn)象,則執(zhí)行工作面防突措施。
1)工作面防突措施采用超前排放鉆孔。
2)在工作面掘進期間,若K1值及S值指標均未超標且無突出預兆,則工作面可在每循環(huán)強制施工超前排放鉆孔,按照測試孔控制范圍預留2m、排放鉆孔控制范圍預留5m的安全循環(huán)距離掘進。
3)在工作面掘進期間,若K1值及鉆屑量S值,指標超標或有突出預兆時,則在工作面施工完畢超前排放鉆孔后,經(jīng)過一定時間的卸壓,對工作面防突措施進行效果檢驗。
掌頭施工超前排放鉆孔后,經(jīng)過一定時間的排放,為準確掌握工作面防突措施效果,采用鉆屑瓦斯解吸指標K1值及鉆屑量S值對工作面防突措施進行效果檢驗。其指標的臨界值按表2控制。
防突措施效果檢驗鉆孔共計布置5個,分別位于工作面掌頭的上部和下部的措施孔之間,效檢鉆孔施工要求采用手持式風動鉆機,配φ42mm麻花鉆桿。
若效檢指標都在臨界值以下且未發(fā)現(xiàn)其他瓦斯動力現(xiàn)象,則工作面防突措施有效,在采取安全防護措施后按照允許進尺掘進作業(yè);反之,則判定措施無效,繼續(xù)采取工作面防突措施,直至工作面完全消突后方可恢復掘進。
1)建立臨時避難所:當工作面掘進距離超過500m的時,必須在距工作面500m范圍內(nèi)盡量靠近工作面設置臨時避難硐室,避難所要求設置向外開啟的隔離門,隔離門設置標準按照反向風門標準安設。
2)安設反向風門:8103回風順槽必須安設反向防突風門,反向風門安設的位置為局部通風機與回系統(tǒng)巷口區(qū)段之間,且距回風系統(tǒng)巷口間距不小于10m。通過反向風門墻剁的風筒、水溝、刮板輸送機等,必須設有逆向隔斷裝置。
3)壓風自救系統(tǒng):工作面掌頭25~40m安設一組壓風自救裝置,在放炮地點、撤人地點和警戒人員所在位置安設一組壓風自救裝置,在長距離掘進巷道中,根據(jù)實際情況增設。
4)佩帶自救器:凡入井人員必須隨身攜帶隔離式自救器,不得隨意離身。入井自救器質(zhì)量必須符合規(guī)定,自救器管理單位必須定期對自救器進行標校,及時進行檢查,保證其質(zhì)量。
1)8103回風順槽的通風路線合理,通風量符合要求,采用壓入式通風,主風機專供電源與備用風機動力電源均由智能排瓦斯裝置引出,同時主、副風機出風側(cè)與特制三通入風側(cè)相連通。
2)區(qū)域綜合防突措施包括區(qū)域突出危險性預測、區(qū)域防突措施、區(qū)域防突措施效果檢驗、區(qū)域驗證;局部綜合防突措施包括工作面突出危險性預測、工作面防突措施、工作面防突措施效果檢驗、安全防護措施。