宣東礦井瓦斯綜合防治措施

　　一、宣東礦井概況

　　宣東礦業(yè)公司是邯礦集團(tuán)張家口盛源公司下屬的子公司。宣東礦井92年開始籌建，97年正式建井，2001年底通過省局安全設(shè)施和生產(chǎn)許可證驗(yàn)收，投入試生產(chǎn)。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬噸，服務(wù)年限為64.3年。礦井可采煤層三組5層，即Ⅲ3、Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3、Ⅴ2煤層，其中主采煤層為Ⅲ3、Ⅴ2煤層；礦井地質(zhì)儲(chǔ)量為一億二千八百萬噸，可采儲(chǔ)量8682萬噸。其間2002年產(chǎn)煤68萬噸，2003年83萬噸，2004年78萬噸。

　　礦井為立井開拓方式，兩水平開采，即－230m和－350m水平；開采深度為800～1000米。采煤方法為傾向長壁采煤法，采煤工藝為綜采；掘進(jìn)巖巷、半煤巖巷采用鉆爆法施工，煤巷主要使用綜合機(jī)械化掘進(jìn)方法。

　　礦井通風(fēng)方式為主井回風(fēng)，副井進(jìn)風(fēng)的中央并列式；通風(fēng)方法為抽出式。通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量9300m3/min，風(fēng)壓3.2kpa，能夠滿足目前礦井安全生產(chǎn)的需要。

　　投入試生產(chǎn)初期，布置二個(gè)采區(qū)，二個(gè)回采面生產(chǎn)，即一采區(qū)、二采區(qū)；后由于瓦斯涌出量大，通風(fēng)能力不足，改為一井一面生產(chǎn)；2004年6月一采區(qū)回收完畢且封閉，至此礦井生產(chǎn)區(qū)域全部集中到二采區(qū)。今年的主要回采工作面為33205采面，面長140米，推進(jìn)長度1500米，煤層傾角5～10º，煤層厚度3.5～5.0米；采用ZZ5200-21/42支撐掩護(hù)式支架和MG300-700/WD型采煤機(jī)與SGZ-764/400型刮板輸送機(jī)配套使用。全年計(jì)劃產(chǎn)量96萬噸。

　　原礦井初步設(shè)計(jì)為低瓦斯礦井，瓦斯相對(duì)涌出量為5.54M3/t,但礦井投產(chǎn)后瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初步設(shè)計(jì),屬高瓦斯礦井。

　　歷年來的礦井瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)如下：

　　2001年相對(duì)量：23.75M3/t　　絕對(duì)量：5m3/min

　　2002年相對(duì)量：32.04M3/t　　絕對(duì)量：43.45m3/min

　　2003年相對(duì)量：43.54M3/t　　絕對(duì)量：70.29m3/min

　　2004年（抽放后）相對(duì)量：40.6M3/t　　絕對(duì)量：68.68m3/min

　　瓦斯涌出量呈逐年增加的趨勢(shì)。隨著開采區(qū)域的加大，瓦斯涌出量還將有明顯的增加。瓦斯涌出量比地質(zhì)報(bào)告提供的高7～8倍。瓦斯涌出嚴(yán)重制約著礦井正常生產(chǎn)能力的有效發(fā)揮，對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成重大威脅。多年來，我們對(duì)瓦斯涌出規(guī)律及來源進(jìn)行了研究，并有針對(duì)性地采取了各種防治措施，我公司對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，對(duì)礦井瓦斯進(jìn)行了綜合治理，取得了良好的效果。從而保證了回采工作面的正常生產(chǎn)。

　　二、礦井“一通三防”措施

　　1、通風(fēng)系統(tǒng)改造

　?、?、更換礦井主扇，增加礦井風(fēng)量。

　　把原來的BDK－8－No24通風(fēng)機(jī)改為FBCDZ54－8－No26礦用防爆抽出式對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)，礦井風(fēng)量增加3000M3/min，總回風(fēng)瓦斯?jié)舛冉档?.3%。

　　②、增加巷道斷面。

　　對(duì)-230大巷其中300米進(jìn)行擴(kuò)大斷面，由原來的9m2擴(kuò)大到13m2減少了礦井風(fēng)阻。

　?、?、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)。

　　2002年對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整，原通風(fēng)方式為-230軌巷及-200軌巷進(jìn)風(fēng)，-230機(jī)巷及-200機(jī)巷回風(fēng)。經(jīng)礦井通風(fēng)阻力測(cè)定后改為-230軌巷及-230機(jī)巷進(jìn)風(fēng)，-200機(jī)巷及-200軌巷回風(fēng)。礦井通風(fēng)阻力降低20mmH2O。

　④、改變采煤工作面通風(fēng)方式。

　　由初采時(shí)的U型通風(fēng)改為U+L型通風(fēng)，逐步進(jìn)化到現(xiàn)在的一進(jìn)兩回通風(fēng)方式，徹底消除了采煤工作面隅角瓦斯超限的不安全隱患。

　　⑤、新建風(fēng)井改變礦井通風(fēng)方式。

　　由中央并列式改為邊角式通風(fēng)方式。預(yù)計(jì)礦井總進(jìn)風(fēng)量在14000m3／min，增加礦井通風(fēng)能力（預(yù)計(jì)2006年6月完成系統(tǒng)）。

　　2、瓦斯治理

　?、?、根據(jù)國家煤礦安全監(jiān)察局第21號(hào)令，在2005年初，成立了公司瓦斯綜合治理機(jī)構(gòu)。形成以總經(jīng)理為組長，總工程師為副組長的瓦斯管理體系,嚴(yán)格落實(shí)瓦斯治理“十二字方針”，杜絕超通風(fēng)能力、超設(shè)計(jì)能力生產(chǎn)。

　?、凇⒊闪ｉT的瓦斯抽放9 7 3 1 2 3 4 4 8 : 來源：安全文化網(wǎng)

區(qū)，負(fù)責(zé)全礦井的瓦斯抽放工作和煤層注水、煤體加固等工作。

　　③、建立瓦斯臨時(shí)和永久抽放系統(tǒng)。

　　2002年9月臨時(shí)抽放系統(tǒng)正式運(yùn)行，該系統(tǒng)主要抽放采空區(qū)瓦斯，防止采空區(qū)高濃度瓦斯溢出。2004年初，建立瓦斯永久抽放系統(tǒng)，5月份正式對(duì)采煤工作面進(jìn)行瓦斯抽放，其中臨時(shí)抽放系統(tǒng)的瓦斯抽放量為10m3/min，永久抽放系統(tǒng)的瓦斯抽放量為20-25

　　m3/min。抽放方法采用巷道密閉抽放、高位頂板頂層鉆孔抽放和低位頂板斜叉鉆孔抽放。采面抽放率為40%，經(jīng)抽放后采煤工作面回風(fēng)及礦井總回風(fēng)基本未出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，杜絕了重大瓦斯事故的發(fā)生。

　　④、礦井裝備了KJ66瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。

　　在井下所有工作面及硐室、進(jìn)回風(fēng)巷按照《煤礦安全規(guī)程》要求安裝了瓦斯傳感器及其他參數(shù)傳感器，并實(shí)行計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。井下所有探頭由瓦斯員分片負(fù)責(zé)，并由專人及時(shí)調(diào)校。

　　⑤、控制掘進(jìn)工作面進(jìn)度。

　　掘進(jìn)工作面掘進(jìn)速度由1.6米循環(huán)改為0.8米循環(huán)，減少了單位時(shí)間內(nèi)的瓦斯涌出量。

　?、蕖⒃诰蜻M(jìn)工作面的掘進(jìn)設(shè)備方面全部淘汰煤電鉆，改為風(fēng)鉆。杜絕了因煤電鉆失爆引起的各類事故。

　?、摺⑦M(jìn)一步與科研院所合作攻關(guān)，著手進(jìn)行本煤層打鉆、注水、抽放工作，研究探討Ⅲ３本煤層瓦斯抽放方法，從源頭治理煤塵和瓦斯，徹底實(shí)現(xiàn)先抽后采，先抽后掘。

　　3、防滅火

　　由于我礦井煤塵自然發(fā)火期短，為做到防患于未然對(duì)采煤工作面及采面煤柱作如下措施：

　?、佟①徶昧烁咝菽瓬缁饎?，用風(fēng)鉆打眼，對(duì)可疑地點(diǎn)進(jìn)行澆注。

　?、凇①徶昧藘膳_(tái)多功能高壓泵對(duì)采空區(qū)每天進(jìn)行阻化劑噴灑，阻止了采空區(qū)浮煤氧化。

　?、邸?004年底購置兩臺(tái)二氧化碳發(fā)生器，主要對(duì)采空區(qū)灌注。一方面阻止浮煤氧化，另一方面降低采空區(qū)瓦斯?jié)舛?；有利于阻止采空區(qū)自然發(fā)火和瓦斯事故發(fā)生。

　?、?、為防止進(jìn)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷受壓形成裂隙漏風(fēng)而導(dǎo)致自然發(fā)火，我礦購置了馬麗散加固劑，對(duì)所有片幫裂隙進(jìn)行了充填加固，減少了裂隙漏風(fēng)。

　　⑤、在地面建立了黃泥灌漿系統(tǒng)，注漿管路緊跟回采工作面。

　　⑥、為加強(qiáng)氣體監(jiān)測(cè)手段，購置了氣象色譜分析儀,由專人負(fù)責(zé)定期對(duì)井下各地點(diǎn)氣體進(jìn)行分析化驗(yàn)。

　?、?、委托撫順煤研所對(duì)我礦井的煤樣進(jìn)行分析化驗(yàn)，已確定我礦自燃發(fā)火的標(biāo)志性氣體。經(jīng)化驗(yàn)得出我礦的標(biāo)志性氣體為乙烯，為我礦預(yù)防自燃發(fā)火提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

　　4、防塵

　?、?、在回采工作面支架安設(shè)了架間噴霧，完善了采煤機(jī)內(nèi)外噴霧。

　?、凇⒉擅簷C(jī)和掘進(jìn)機(jī)均采用內(nèi)外噴霧抑制煤塵飛揚(yáng)。

　?、?、各掘進(jìn)工作面均采用濕式打眼，水炮泥，凈化通風(fēng)。

　?、?、建立完善的井下防塵系統(tǒng),對(duì)煤倉和溜煤眼上、下口煤炭運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)等進(jìn)行自動(dòng)噴霧灑水,同時(shí)設(shè)置粉塵探頭，以控制各產(chǎn)塵點(diǎn)的粉塵濃度。

　?、?、在采面回風(fēng)側(cè)建筑新型擋塵簾，基本杜絕了回風(fēng)流煤塵超限。

　　⑥、新購進(jìn)兩臺(tái)巖石電鉆，準(zhǔn)備對(duì)采掘工作面打鉆進(jìn)行煤層注水。

　?、摺⑴鋫涿簤m檢測(cè)儀器、儀表對(duì)井下各作業(yè)場所和風(fēng)流中的粉塵濃度進(jìn)行檢測(cè)，超限時(shí)立即采取措施。

　　⑧、按照規(guī)定設(shè)置隔爆水槽，防止煤塵爆炸擴(kuò)散。

三、綜采工作面瓦斯防治措施

　　1、綜采工作面瓦斯涌出規(guī)律及來源分析

　　實(shí)踐表明，綜采工作面的瓦斯涌出，受頂板初次來壓、周期來壓、采空區(qū)面積、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響。工作面絕對(duì)瓦斯涌出量隨著回采距離的增加有明顯上升趨勢(shì)。隨著工作面的回采推進(jìn)，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量一直持續(xù)上升，最高時(shí)達(dá)53m3/min，一般在45m3/min；工作面本煤層絕對(duì)瓦斯涌出量基本維持在12m3/min之間；而采空區(qū)的瓦斯涌出量達(dá)33m3/min。經(jīng)調(diào)查和分析，確定與工作面回采到一定距離，采空區(qū)老頂來9 7 3 1 2 3 4 4 8 : 來源：安全文化網(wǎng)

壓垮落，聯(lián)絡(luò)密閉被壓裂、壓壞，垮落的松散巖石充填采空區(qū)有關(guān)，尤其是從L巷涌出的瓦斯量高達(dá)41m3/min左右。從Ⅲ3205工作面瓦斯來源和構(gòu)成分析來看，綜采工作面瓦斯涌出主要來源于工作面落煤和采空區(qū)以及上覆巖層的瓦斯，其中采空區(qū)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%。采空區(qū)瓦斯涌出的大幅度增加是造成綜采工作面機(jī)巷及專用回風(fēng)巷瓦斯超限的主要原因。主要瓦斯涌出點(diǎn)為L巷及其滯后的兩、三個(gè)聯(lián)絡(luò)巷。

　　2.綜采工作面瓦斯治理措施及效果

　　從Ⅲ3204工作面的瓦斯涌出情況分析可知，綜采工作面的瓦斯主要來源是采空區(qū)和工作面落煤。所以，降低瓦斯危害的主要措施是減少采空區(qū)瓦斯涌出或改變采空區(qū)瓦斯涌出地點(diǎn)，同時(shí)減少落煤瓦斯涌出和增加工作面的供風(fēng)量。

　?、旁O(shè)置專用回風(fēng)巷和L巷：由于工作面的下隅角易積聚瓦斯，嚴(yán)重制約工作面的安全生產(chǎn)。為解決這一問題，在工作面機(jī)巷側(cè)增設(shè)一條專用回風(fēng)巷。同時(shí)在采面后沿空留設(shè)一段巷道與采后的聯(lián)絡(luò)巷形成L巷道，以解決采面下隅角瓦斯超限問題。通過增設(shè)專用回風(fēng)巷和L巷道的措施，使下隅角的瓦斯基本控制在1.0%以下，同時(shí)專用回風(fēng)巷的設(shè)置，緩解了機(jī)巷的通風(fēng)壓力。

　　⑵采空區(qū)瓦斯抽放：針對(duì)工作面的瓦斯涌出主要來源于采空區(qū)，所以采取采空區(qū)瓦斯抽放這一治本措施。采空區(qū)瓦斯抽放的方法有：

　?、?06軌巷低位頂板斜交穿層鉆孔

　　從206工作面的軌巷（進(jìn)風(fēng)巷）向205采面回風(fēng)側(cè)頂板打穿層鉆孔。鉆孔終孔點(diǎn)垂直位置落在采面煤層頂板以上27～40m的裂隙帶內(nèi)，水平位置距采面回風(fēng)巷幫20～25m，鉆孔沿206軌巷平行布置。鉆孔間距10米，孔深81米，孔徑Φ94或Φ113mm，鉆孔與206軌巷水平夾角為65。，鉆孔傾角一般為25～30。左右，鉆孔傾角根據(jù)煤層起伏作適當(dāng)調(diào)整。

　?、?05機(jī)巷高位頂板傾向順層鉆孔。

　　垂直205機(jī)巷向采面做頂板巖石鉆場，爬高8～12米，落平段10m。鉆場間距100米，每個(gè)鉆場布置鉆孔10個(gè)。孔呈扇形均勻布置。徑孔點(diǎn)距煤層頂板高度25～30m?？咨?20米，孔徑Φ113mm。因做鉆場成本大，走矸困難，鉆孔傾角小，遇到破碎巖層或煤線不易成孔，高位頂板傾向順層鉆孔205采面只做了一個(gè)鉆場。

　?、?05機(jī)巷低位頂板穿層鉆孔。

　　沿205機(jī)巷每隔40m做一個(gè)低位鉆場，鉆場沿煤層向采面掘進(jìn)5米，每個(gè)鉆場布置5個(gè)鉆孔，鉆孔呈扇形布置，孔深120米，孔徑Φ94mm或Φ113mm，徑孔點(diǎn)垂直方向距煤層頂板25～32m，水平方向距回風(fēng)巷幫22～80m。相鄰兩鉆場間鉆孔空間重疊距離為70m，單孔抽放瓦斯量最高為8.07m3/min，在有效抽放期內(nèi)一般穩(wěn)定在4m3/min左右。

　　⑶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確保工作面高產(chǎn)的必備措施。其治理方法是：

　?、俦久簩宇A(yù)抽放和邊采邊抽：本煤層預(yù)抽系統(tǒng)設(shè)在工作面進(jìn)風(fēng)巷，鉆孔布置方式采用交叉布置方式。鉆孔設(shè)計(jì)深度70米，孔徑為φ75，鉆孔高差取4～6倍鉆孔孔徑，鉆孔間距取2.5～3米。鉆孔施工完后先進(jìn)行高壓注水使煤體產(chǎn)生裂隙，而后進(jìn)行預(yù)抽放。單孔流量0.05m3/min。

　?、谠黾庸ぷ髅娴墓╋L(fēng)量。工作面的風(fēng)量由2000m3/min增加到2500m3/min。

　?、壤孟噜徆ぷ髅孢M(jìn)風(fēng)巷進(jìn)行配風(fēng)：由于受采動(dòng)影響，專用回風(fēng)巷會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重頂板下沉、幫鼓和底鼓的現(xiàn)象，使巷道有效斷面減少。為確保專用回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.5%以下，從下一工作面進(jìn)風(fēng)巷做一聯(lián)絡(luò)巷向?qū)Ｓ没仫L(fēng)巷配風(fēng)，配風(fēng)量在400～500m3/min。

通過上述措施工作面絕對(duì)瓦斯涌出量降到24～32m3/min。工作面機(jī)巷、專用回風(fēng)巷、采面回風(fēng)隅角風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛染怀蕖?/p>

　　3.結(jié)論

　?、俨煽諈^(qū)瓦斯涌出的增加是綜采工作面下隅角及回風(fēng)巷瓦斯超限的主要原因。9 7 3 1 2 3 4 4 8 : 來源：安全文化網(wǎng)

采空區(qū)瓦斯涌出量占整個(gè)工作面瓦斯涌出量的72%～75%，工作面落煤瓦斯涌出量占28%～25%。

　?、诓捎脤Ｓ没仫L(fēng)巷和L巷是解決回風(fēng)隅角瓦斯超限，確保工作面高產(chǎn)、高效的有效措施。

　　③采空區(qū)抽放是解決綜采工作面瓦斯涌出的治本措施，合理的通風(fēng)方式是工作面“以風(fēng)定產(chǎn)”的必備條件。

　　④瓦斯治理措施必須有針對(duì)性，只有找到瓦斯涌出的主要源頭，采取有效措施，取得最好效果。瓦斯治理必須采取綜合措施，才能確保綜采工作面的高產(chǎn)高效和安全生產(chǎn)。

　　4、措施

　　針對(duì)宣東礦采面布置特點(diǎn)以及采空區(qū)瓦斯涌出量大等特點(diǎn)，結(jié)合204采面抽放經(jīng)驗(yàn)，目前205采面抽放比較理想的鉆場組合方案是：在采面回風(fēng)巷布置低位疊式鉆場，鉆場間距40～60米，每個(gè)鉆場布置5個(gè)鉆孔，鉆孔呈扇形狀均勻布置，孔深120米，終孔點(diǎn)距煤層頂板的高度為30米，后面鉆場鉆孔覆蓋前面鉆場鉆孔，當(dāng)前面鉆場鉆孔抽放效果下降時(shí)，后面鉆場鉆孔接著抽放。在與其相臨的下一個(gè)采面的進(jìn)風(fēng)巷仍然布置低位鉆場，鉆孔沿著巷道平行布置，鉆孔間距10米，孔深81米，終孔點(diǎn)距煤層頂板的高度一般為30～40米。這種鉆場最大的優(yōu)點(diǎn)是采面推過后，鉆孔不遭受破壞，能繼續(xù)使用，鉆孔壽命長，而且鉆孔傾角大，長度短，施工很容易，是一種效果很不錯(cuò)的鉆孔。

　　總之，隨著對(duì)瓦斯抽放工作各方面認(rèn)識(shí)的不斷深入，瓦斯抽放效果會(huì)變得越來越理想，礦井瓦斯抽放量、抽放率、瓦斯?jié)舛?、采面產(chǎn)量等各項(xiàng)指標(biāo)逐月遞增，不斷刷新記錄。到今年8月份回采工作面瓦斯抽放率已接近50%，礦井瓦斯抽放濃度已達(dá)40%，礦井瓦斯月均抽放量已突破100萬米3，目前公司正在籌建瓦斯電廠，礦井“五大災(zāi)害”之魔首“瓦斯”已被我公司降服，并將把它“變害為寶”充分利用。

　　2005年1～3月份除受支架影響外，4～8月份礦井月產(chǎn)量均突破10萬噸，沒有因?yàn)橥咚褂绊懙缴a(chǎn)，目前瓦斯抽放已具備保證礦井年產(chǎn)100萬噸的能力，公司投資1.1億的風(fēng)井建設(shè)工程將于2006年7月投入使用，屆時(shí)將徹底改善礦井的通風(fēng)系統(tǒng)，有效保證礦井安全生產(chǎn)，2007年礦井年產(chǎn)量有望達(dá)到150萬噸。

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