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        云崗礦綜放工作面一氧化碳綜合治理

        2020-12-16 07:42:34張凱云
        山東煤炭科技 2020年11期
        關(guān)鍵詞:放頂漏風(fēng)一氧化碳

        張凱云

        (大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司云崗礦,山西 大同 037017)

        1 工作面概述

        云岡礦8615 工作面北部、東部為采空區(qū),南部、西部為盤區(qū)巷道。工作面煤厚1.4~7.8 m,平均6.27 m,工作面面長150.16 m,走向長333.4 m。工作面采用低位放頂煤開采的采煤方法,采用自然垮落法管理頂板,所采煤層為自然發(fā)火煤層。根據(jù)山西省煤炭鑒定中心鑒定情況,煤炭最短自然發(fā)火期為49 d,自燃傾向為I 類,容易自燃。煤塵有爆炸危險性。

        工作面瓦斯絕對涌出量為3.30 m3/min 左右。采用三進(jìn)兩回通風(fēng)方式,實配風(fēng)量2060 m3/min。其中:2615、2615-1、2615-2 為進(jìn)風(fēng)巷,5615-1、5615 為回風(fēng)巷(2615 進(jìn)風(fēng)量1418 m3/min,2615-1 進(jìn)風(fēng)量288 m3/min,2615-2 進(jìn) 風(fēng) 量308 m3/min,5615-1 回風(fēng)量1440 m3/min,5615 回風(fēng)量620 m3/min)。

        2615 巷是工作面皮帶巷,位于煤層下部;5615巷為運料巷,位于煤層中部;2615-1、2615-2、5615-1 巷均沿頂布置,2615-1、2615-2 作為工藝巷,為放頂煤工作面施工頂板松動炮,5615-1 巷作為頂回風(fēng)巷,解決上隅角瓦斯積聚問題。具體通風(fēng)系統(tǒng)如圖1 所示。

        2 一氧化碳產(chǎn)生原因分析

        云崗礦408 風(fēng)井一氧化碳傳感器顯示4 ppm,并呈現(xiàn)上升趨勢。經(jīng)全盤區(qū)普查、取樣化驗、分析后發(fā)現(xiàn):5615-1 巷出現(xiàn)一氧化碳?xì)怏w,濃度最大達(dá)到28 ppm,判斷一氧化碳來自12#層8615-1 工作面。一氧化碳產(chǎn)生原因分析如下:

        (1)原工作面采到680 m處由于受斷層帶影響,搬家過渡到切巷8615 工作面(距原切巷230 m)繼續(xù)回采(原工作面封閉),由于斷層等原因?qū)е略撁嫱七M(jìn)速度慢,采空區(qū)遺煤長時間接觸空氣,導(dǎo)致采空區(qū)出現(xiàn)自燃征兆。以下是8615 工作面自開采以來的每月進(jìn)度情況,詳情見表1。

        (2)根據(jù)瓦斯防治要求,5615-1 巷需要深入采空區(qū),不能與8615 工作面切巷貫通,生產(chǎn)期間會在采空區(qū)局部形成“煙囪效應(yīng)”,新鮮風(fēng)流自頭端頭、支架間隙進(jìn)入采空區(qū)后再進(jìn)入5615-1 巷,在此范圍內(nèi)的浮煤等可燃物具備供氧條件,長時間累 積容易發(fā)生火災(zāi)。預(yù)計采空區(qū)風(fēng)流分布如圖2 所示。

        圖1 8615 工作面通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

        表1 8615 工作面4 月—12 月推進(jìn)進(jìn)尺(2018 年)

        圖2 8615 工作面采空區(qū)風(fēng)流分布

        (3)8615 工作面開采期間,絕對瓦斯涌出量保持在6 m3/min 左右。為保證上隅角瓦斯不超限,工作面實際配風(fēng)2060 m3/min,并將5615-1 巷作為頂回風(fēng)巷使用,日常瓦斯?jié)舛缺3衷?.4%左右,風(fēng)量過大,存在自然發(fā)火隱患。

        (4)工作面日常防滅火采用向采空區(qū)噴灑阻化劑的措施,但是因阻化劑不能嚴(yán)格按照要求噴灑到位,未能起到防止采空區(qū)遺煤自燃的作用。

        3 治理方案

        (1)減少采空區(qū)漏風(fēng)。在頭、尾端頭支架與煤幫間每隔6 m 構(gòu)筑一道簡易墻體,減少采空區(qū)漏風(fēng);并在工作面停采后,使用封堵材料對頭端頭、1#、2#、3#支架、尾端頭、103#、102#、101#支架間隙進(jìn)行封堵、充填,降低采空區(qū)漏風(fēng)。

        (2)增加注氮量。工作面通過在5615 巷鋪設(shè)DN100 管路,延伸至采空區(qū),利用一套DMJ1000/10 型制氮機向采空區(qū)注氮,注氮流量為430 m3/h。1 月24 日開始在2615 巷臨近408 軌道巷向工作面采空區(qū)施工鉆孔,增加一套DMJ1000/10型制氮機向采空區(qū)注氮,注氮流量560 m3/h,總注氮量達(dá)到990 m3/h。

        (3)合理分配各巷配風(fēng)量,逐步降低2615-1、2615-2 巷風(fēng)量,以巷內(nèi)不積聚瓦斯為宜,繼續(xù)降低5615-1 巷風(fēng)量直至封閉??刂撇煽諈^(qū)內(nèi)氧化帶范圍,消除“煙囪效應(yīng)”。同時,降低采空區(qū)內(nèi)積聚氣體大量涌出的可能。8615 工作面風(fēng)量與瓦斯對照具體見表2。

        表2 8615 工作面風(fēng)量與瓦斯對照表

        (4)加強8615 工作面、各工藝巷、回風(fēng)巷管理,杜絕窒息事故的發(fā)生。在5615-1 巷回風(fēng)繞道口以里位置設(shè)置氧氣、一氧化碳傳感器并定點、定時取樣,有效監(jiān)控工作面巷內(nèi)氣體情況;同時,將5615-1、2615-1、2615-2 巷作為禁區(qū)管理,在5615-1 巷回風(fēng)繞道口、2615-1、2615-2 巷巷口設(shè)置柵欄、警標(biāo)和禁止入內(nèi)牌板,嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入。

        4 治理效果

        自2018 年12 月28 日發(fā)現(xiàn)CO 氣體以來,云崗礦采用降風(fēng)、注氮、封閉5615-1 巷等方法治理期間,CO 氣體絕對涌出量于1 月21 日達(dá)到峰值后逐漸下降。具體見表3。

        表3 5615-1 巷風(fēng)量與CO 濃度、絕對涌出量對照表

        截至2019 年2 月12 日,8615 工作面上隅角未發(fā)現(xiàn)一氧化碳?xì)怏w,5615-1 巷密閉墻內(nèi)CO 氣體濃度保持在6 ppm 左右,氧氣濃度已降至15%,自熱點已基本消除,效果明顯。具體如圖3、圖4 所示。

        圖3 5615-1 巷風(fēng)量與CO 濃度分布曲線

        圖4 8615 工作面CO 絕對涌出量分布曲線

        5 結(jié) 論

        (1)對于放頂煤工作面,通過增大風(fēng)量、使用頂回風(fēng)巷的方法可以有效解決上隅角瓦斯超限問題,但是頂回風(fēng)巷風(fēng)量過大并深入采空區(qū),存在采空區(qū)遺煤自然發(fā)火隱患。

        (2)注氮是一項很重要的防滅火措施,只有保證了注氮量并實現(xiàn)采空區(qū)有效封堵后,才能起到良好的治理效果。使用兩套注氮系統(tǒng)同時運行后,注氮總量達(dá)到990 m3/min,當(dāng)頭尾端頭及架間漏風(fēng)通道封堵完成后,一氧化碳絕對涌出量明顯降低。

        (3)加快工作面推進(jìn)速度,對防滅火工作很重要??梢允垢∶旱瓤扇嘉锟焖龠M(jìn)入窒息區(qū),從源頭上控制內(nèi)因火災(zāi)。

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