宣东矿井瓦斯 综合防治措施

1、宣东矿井瓦斯 综合防治措施 一、宣东矿井概况 宣东矿业公司是邯矿集团张家口盛源公司下属的子公司。宣东矿井92年开始筹建,97年正式建井,2021年底通过省局安全设施和生产许可证验收,投入试生产。设计生产能力90万吨,服务年限为64.3年。矿井可采煤层三组5层,即3、1、2、3、2煤层,其中主采煤层为3、2煤层;矿井地质储量为一亿二千八百万吨,可采储量8682万吨。其间2021年产煤68万吨,2021年83万吨,2021年78万吨。 矿井为立井开拓方式,两水平开采,即-230m和-350m水平;开采深度为8001000米。采煤方法为倾向长壁采煤法,采煤工艺为综采;掘进岩巷、半煤岩巷采用钻爆法施工

2、,煤巷主要使用综合机械化掘进方法。 矿井通风方式为主井回风,副井进风的中央并列式;通风方法为抽出式。通风机工作风量9300m3/min,风压3.2kpa,能够满意目前矿井安全生产的需要。 投入试生产初期,布置二个采区,二个回采面生产,即一采区、二采区;后由于瓦斯涌出量大,通风能力不足,改为一井一面生产;2021年6月一采区回收完毕且封闭,至此矿井生产区域全部集中到二采区。今年的主要回采工作面为33205采面,面长140米,推进长度1500米,煤层倾角510o,煤层厚度3.55.0米;采用zz5200-21/42支撑掩护式支架和mg300-700/wd型采煤机与sgz-764/400型刮板输送机

3、配套使用。全年计划产量96万吨。 原矿井初步设计为低瓦斯矿井,瓦斯相对涌出量为5.54m3/t,但矿井投产后瓦斯等级鉴定结果远远大于初步设计,属高瓦斯矿井。 历年来的矿井瓦斯涌出量统计如下: 2021年相对量:23.75m3/t肯定量:5m3/min 2021年相对量:32.04m3/t肯定量:43.45m3/min 2021年相对量:43.54m3/t肯定量:70.29m3/min 2021年(抽放后)相对量:40.6m3/t肯定量:68.68m3/min 瓦斯涌出量呈逐年增加的趋势。随着开采区域的加大,瓦斯涌出量还将有明显的增加。瓦斯涌出量比地质报告供应的高78倍。瓦斯涌出严重制约着矿井正

4、常生产能力的有效发挥,对矿井安全生产造成重大威逼。多年来,我们对瓦斯涌出规律及来源进行了研究,并有针对性地采取了各种防治措施,我公司对矿井通风系统进行了改造,对矿井瓦斯进行了综合治理,取得了良好的效果。从而保证了回采工作面的正常生产。 二、矿井“一通三防”措施 1、通风系统改造 、更换矿井主扇,增加矿井风量。 把原来的bdk-8-no24通风机改为fbcdz54-8-no26矿用防爆抽出式对旋轴流通风机,矿井风量增加3000m3/min,总回风瓦斯浓度降低0.3%。 、增加巷道断面。 对-230大巷其中300米进行扩大断面,由原来的9m2扩大到13m2削减了矿井风阻。 、调整通风系统。 202

5、1年对矿井通风系统进行了调整,原通风方式为-230轨巷及-200轨巷进风,-230机巷及-200机巷回风。经矿井通风阻力测定后改为-230轨巷及-230机巷进风,-200机巷及-200轨巷回风。矿井通风阻力降低20mmh2o。 、转变采煤工作面通风方式。 由初采时的u型通风改为u+l型通风,逐步进化到现在的一进两回通风方式,彻底消退了采煤工作面隅角瓦斯超限的担心全隐患。 、新建风井转变矿井通风方式。 由中央并列式改为边角式通风方式。估计矿井总进风量在14000m3/min,增加矿井通风能力(估计2021年6月完成系统)。 2、瓦斯治理 、依据国家煤矿安全监察局第21号令,在2021年初,成立了

6、公司瓦斯综合治理机构。形成以总经理为组长,总工程师为副组长的瓦斯管理体系,严格落实瓦斯治理“十二字方针”,杜绝超通风能力、超设计能力生产。 、成立特地的瓦斯抽放区,负责全矿井的瓦斯抽放工作和煤层注水、煤体加固等工作。 、建立瓦斯临时和永久抽放系统。 2021年9月临时抽放系统正式运行,该系统主要抽放采空区瓦斯,防止采空区高浓度瓦斯溢出。2021年初,建立瓦斯永久抽放系统,5月份正式对采煤工作面进行瓦斯抽放,其中临时抽放系统的瓦斯抽放量为10m3/min,永久抽放系统的瓦斯抽放量为20-25 m3/min。抽放方法采用巷道密闭抽放、高位顶板顶层钻孔抽放和低位顶板斜叉钻孔抽放。采面抽放率为40%,

7、经抽放后采煤工作面回风及矿井总回风基本未出现瓦斯超限现象,杜绝了重大瓦斯事故的发生。 、矿井装备了kj66瓦斯监控系统。 在井下全部工作面及硐室、进回风巷根据煤矿安全规程要求安装了瓦斯传感器及其他参数传感器,并实行计算机联网。井下全部探头由瓦斯员分片负责,并由专人准时调校。 、掌握掘进工作面进度。 掘进工作面掘进速度由1.6米循环改为0.8米循环,削减了单位时间内的瓦斯涌出量。 、在掘进工作面的掘进设备方面全部淘汰煤电钻,改为风钻。杜绝了因煤电钻失爆引起的各类事故。 、进一步与科研院所合作攻关,着手进行本煤层打钻、注水、抽放工作,研究探讨3本煤层瓦斯抽放方法,从源头治理煤尘和瓦斯,彻底实现先抽

8、后采,先抽后掘。 3、防灭火 由于我矿井煤尘自然发火期短,为做到防患于未然对采煤工作面及采面煤柱作如下措施: 、购置了高效泡沫灭火剂,用风钻打眼,对可疑地点进行浇注。 、购置了两台多功能高压泵对采空区每天进行阻化剂喷洒,阻挡了采空区浮煤氧化。 、2021年底购置两台二氧化碳发生器,主要对采空区灌注。一方面阻挡浮煤氧化,另一方面降低采空区瓦斯浓度;有利于阻挡采空区自然发火和瓦斯事故发生。 、为防止进回风联络巷受压形成裂隙漏风而导致自然发火,我矿购置了马丽散加固剂,对全部片帮裂隙进行了充填加固,削减了裂隙漏风。 、在地面建立了黄泥灌浆系统,注浆管路紧跟回采工作面。 、为加强气体监测手段,购置了气象

9、色谱分析仪,由专人负责定期对井下各地点气体进行分析化验。 、委托抚顺煤研所对我矿井的煤样进行分析化验,已确定我矿自燃发火的标志性气体。经化验得出我矿的标志性气体为乙烯,为我矿预防自燃发火供应了牢靠的科学依据。 4、防尘 、在回采工作面支架安设了架间喷雾,完善了采煤机内外喷雾。 、采煤机和掘进机均采用内外喷雾抑制煤尘飞扬。 、各掘进工作面均采用湿式打眼,水炮泥,净化通风。 、建立完善的井下防尘系统,对煤仓和溜煤眼上、下口煤炭运输转载点等进行自动喷雾洒水,同时设置粉尘探头,以掌握各产尘点的粉尘浓度。 、在采面回风侧建筑新型挡尘帘,基本杜绝了回风流煤尘超限。 、新购进两台岩石电钻,预备对采掘工作面打

10、钻进行煤层注水。 、配备煤尘检测仪器、仪表对井下各作业场所和风流中的粉尘浓度进行检测,超限时马上采取措施。 、根据规定设置隔爆水槽,防止煤尘爆炸扩散。 三、综采工作面瓦斯防治措施 1、综采工作面瓦斯涌出规律及来源分析 实践表明,综采工作面的瓦斯涌出,受顶板初次来压、周期来压、采空区面积、地质构造等因素的影响。工作面肯定瓦斯涌出量随着回采距离的增加有明显上升趋势。随着工作面的回采推进,工作面肯定瓦斯涌出量一直持续上升,最高时达53m3/min,一般在45m3/min;工作面本煤层肯定瓦斯涌出量基本维持在12m3/min之间;而采空区的瓦斯涌出量达33m3/min。经调查和分析,确定与工作面回采到

11、一定距离,采空区老顶来压垮落,联络密闭被压裂、压坏,垮落的松散岩石充填采空区有关,尤其是从l巷涌出的瓦斯量高达41m3/min左右。从3205工作面瓦斯来源和构成分析来看,综采工作面瓦斯涌出主要来源于工作面落煤和采空区以及上覆岩层的瓦斯,其中采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的72%75%,工作面落煤瓦斯涌出量占25%28%。采空区瓦斯涌出的大幅度增加是造成综采工作面机巷及专用回风巷瓦斯超限的主要原因。主要瓦斯涌出点为l巷及其滞后的两、三个联络巷。 2.综采工作面瓦斯治理措施及效果 从3204工作面的瓦斯涌出状况分析可知,综采工作面的瓦斯主要来源是采空区和工作面落煤。所以,降低瓦斯危害的主要措

12、施是削减采空区瓦斯涌出或转变采空区瓦斯涌出地点,同时削减落煤瓦斯涌出和增加工作面的供风量。 设置专用回风巷和l巷:由于工作面的下隅角易积聚瓦斯,严重制约工作面的安全生产。为解决这一问题,在工作面机巷侧增设一条专用回风巷。同时在采面后沿空留设一段巷道与采后的联络巷形成l巷道,以解决采面下隅角瓦斯超限问题。通过增设专用回风巷和l巷道的措施,使下隅角的瓦斯基本掌握在1.0%以下,同时专用回风巷的设置,缓解了机巷的通风压力。 采空区瓦斯抽放:针对工作面的瓦斯涌出主要来源于采空区,所以采取采空区瓦斯抽放这一治本措施。采空区瓦斯抽放的方法有: 206轨巷低位顶板斜交穿层钻孔 从206工作面的轨巷(进风巷)

13、向205采面回风侧顶板打穿层钻孔。钻孔终孔点垂直位置落在采面煤层顶板以上2740m的裂隙带内,水平位置距采面回风巷帮2025m,钻孔沿206轨巷平行布置。钻孔间距10米,孔深81米,孔径94或113mm,钻孔与206轨巷水平夹角为65。,钻孔倾角一般为2530。左右,钻孔倾角依据煤层起伏作适当调整。 205机巷高位顶板倾向顺层钻孔。 垂直205机巷向采面做顶板岩石钻场,爬高812米,落平段10m。钻场间距100米,每个钻场布置钻孔10个。孔呈扇形匀称布置。径孔点距煤层顶板高度2530m。孔深120米,孔径113mm。因做钻场成本大,走矸困难,钻孔倾角小,遇到破裂岩层或煤线不易成孔,高位顶板倾向

14、顺层钻孔205采面只做了一个钻场。 205机巷低位顶板穿层钻孔。 沿205机巷每隔40m做一个低位钻场,钻场沿煤层向采面掘进5米,每个钻场布置5个钻孔,钻孔呈扇形布置,孔深120米,孔径94mm或113mm,径孔点垂直方向距煤层顶板2532m,水平方向距回风巷帮2280m。相邻两钻场间钻孔空间重叠距离为70m,单孔抽放瓦斯量最高为8.07m3/min,在有效抽放期内一般稳定在4m3/min左右。 工作面落煤涌出瓦斯的治理:工作面落煤瓦斯涌出量占25%28%。落煤涌出瓦斯的治理是确保工作面高产的必备措施。其治理方法是: 本煤层预抽放和边采边抽:本煤层预抽系统设在工作面进风巷,钻孔布置方式采用交叉

15、布置方式。钻孔设计深度70米,孔径为75,钻孔高差取46倍钻孔孔径,钻孔间距取2.53米。钻孔施工完后先进行高压注水使煤体产生裂隙,而后进行预抽放。单孔流量0.05m3/min。 增加工作面的供风量。工作面的风量由2000m3/min增加到2500m3/min。 利用相邻工作面进风巷进行配风:由于受采动影响,专用回风巷会出现严重顶板下沉、帮鼓和底鼓的现象,使巷道有效断面削减。为确保专用回风巷瓦斯浓度掌握在1.5%以下,从下一工作面进风巷做一联络巷向专用回风巷配风,配风量在400500m3/min。 通过上述措施工作面肯定瓦斯涌出量降到2432m3/min。工作面机巷、专用回风巷、采面回风隅角风

16、流中的瓦斯浓度均不超限。 3.结论 采空区瓦斯涌出的增加是综采工作面下隅角及回风巷瓦斯超限的主要原因。采空区瓦斯涌出量占整个工作面瓦斯涌出量的72%75%,工作面落煤瓦斯涌出量占28%25%。 采用专用回风巷和l巷是解决回风隅角瓦斯超限,确保工作面高产、高效的有效措施。 采空区抽放是解决综采工作面瓦斯涌出的治本措施,合理的通风方式是工作面“以风定产”的必备条件。 瓦斯治理措施必需有针对性,只有找到瓦斯涌出的主要源头,采取有效措施,取得最好效果。瓦斯治理必需采取综合措施,才能确保综采工作面的高产高效和安全生产。 4、措施 针对宣东矿采面布置特点以及采空区瓦斯涌出量大等特点,结合204采面抽放经验

17、,目前205采面抽放比较抱负的钻场组合方案是:在采面回风巷布置低位叠式钻场,钻场间距4060米,每个钻场布置5个钻孔,钻孔呈扇外形匀称布置,孔深120米,终孔点距煤层顶板的高度为30米,后面钻场钻孔掩盖前面钻场钻孔,当前面钻场钻孔抽放效果下降时,后面钻场钻孔接着抽放。在与其相临的下一个采面的进风巷仍旧布置低位钻场,钻孔沿着巷道平行布置,钻孔间距10米,孔深81米,终孔点距煤层顶板的高度一般为3040米。这种钻场最大的优点是采面推过后,钻孔不遭受破坏,能连续使用,钻孔寿命长,而且钻孔倾角大,长度短,施工很简单,是一种效果很不错的钻孔。 总之,随着对瓦斯抽放工作各方面熟悉的不断深入,瓦斯抽放效果会变得越来越抱负,矿井瓦斯抽放量、抽放率、瓦斯浓度、采面产量等各项指标逐月递增,不断刷新记录。到今年8月份回采工作面瓦斯抽放率已接近50%,矿井瓦