突出层综掘面风瓦管理2.docx

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突出层综掘面风瓦管理2

突出煤层综掘工作面通风瓦斯

安全技术管理

铁煤集团公司大兴煤矿　徐宏　杨俊民

铁法煤业（集团）有限责任公司　李国君

中国·湖南·湘潭

二○○二年十月

突出煤层综掘工作面通风瓦斯安全技术管理

论文摘要　本文分五部分介绍了大兴矿突出煤层综合机械化掘进中的通风瓦斯安全技术管理，重点论述了掘进期间的“一通三防”设计、掘进期间的“一通三防”管理，煤与瓦斯突出的防治等，为同类地质条件的区域快速掘进提供了借鉴。

1　北二七层采区工作面地质概况

铁法煤业（集团）有限责任公司大兴矿北二702工作面是N2采区首采工作面，位于北二采区中部，工作面走向长1792米，倾斜宽180米，工作面面积322560平方米，为北二七层首采工作面，四周均未采动。

工作面上邻近煤层4-2煤层，已经回采完毕，与7-2煤层间距40-50米；工作面下邻近煤层9煤层，煤厚3.8米，未采动，与7-2煤层间距26-31米。

工作面煤岩形态为一舒缓向斜，煤层倾角为6°—9°，局部12°，煤层厚度5.21—9.88米，一般厚为7.35米，煤层工业牌号为气煤和长焰煤，自燃发火期1—3个月，煤尘爆炸指数48.3%。

北二采区7-2煤层在建井期间发生煤与瓦斯突出2次，2001年沿煤层掘进北二七层皮带道时，也曾发生5次煤与瓦斯压出动力现象，该煤层属于煤与瓦斯突出危险煤层。

2　N2七层采区工作面掘进情况

北二七层采区外围开拓准备巷道工程量为1920米，N2-702工作面回采巷道工程量为5965米，其中：

运顺长1825米，回顺1925米，切眼184米，管子道1954米，其它77米。

运顺和回顺在煤层中沿底板掘进，管子道在煤层中沿顶板掘进，支护方式打破以往锚杆支护锚固点必须在稳定岩层0.8米以上的常规，均为全煤巷道采用拱型锚网支护，两顺巷宽为4.7米，高为3.5米，回顺和管子道掘进过程中采用EBJ-160型大功率掘进机，创月进尺862米全集团公司最高记录，运顺掘进过程中采用S-100型掘进机，也达到月进尺550米的好成绩。

3　N2七层采区工作面掘进期间“一通三防”管理

N2七层采区的掘进准备巷道均在7-2煤层中施工，而且该煤层属于煤与瓦斯突出煤层、煤层较厚、瓦斯含量高、巷道通风距离长，对局部通风工作带来较大困难，因此“一通三防”管理工作首先从设计入手，并严格按设计施工、加强管理：

3.1　掘进期间“一通三防”设计：

3.1.1　掘进通风方法

通风方式采用局部通风机进行压入式通风，选择直径为∮800mm和∮1200mm的柔性风筒，每节长10m，通风最长距离2200m，风筒口距工作面距离≤5m。

3.1.2　局部扇风机的选择

3.1.2.1　掘进巷道风量计算：

由于该煤层瓦斯涌出量大，以此为依据计算风量为

Q=100×C×N=100×（2—10）×1.3=300—1300m3/min

C----预计瓦斯绝对涌出量C=2—9m3/min

N----风量计算系数N=1.3

由以上计算，该工作面所需风量为360—1300m3/min。

3.1.2.2　局扇工作风量Qf的计算

Qf=∮×Q

∮----风筒漏风备用系统取∮=1.1

Qf=1.1×360—1300=396—1430m3/min

综上计算结果,根据局扇工作风量Qf=396—1430m3/min，决定选择湘潭平安电气集团的2BKJ-NO6.5（2×30KW）和2BKJ-NO7.5（2×55KW）对旋风机各1台，其实际吸风量分别为540m3/min和920m3/min，初期采用1台2×30KW风机向掘进工作面供风，后期采用2×30KW和2×55KW两台同时供风。

3.1.3　安全监测

掘进期间，采用“三专两闭锁”进行序列控制，定期对“三专两闭锁”进行试验，对传感器进行标校，保证监测系统畅通，断复电灵敏可靠。

3.1.4　及时调整通风系统，保证通风系统合理稳定

为保证N2-702工作面运、回顺及管子道掘进施工时，具有合理稳定的通风系统，在外围准备巷道掘进过程中，及时形成独立通风系统，进行通风系统调整，缩短风筒长度，减小通风阻力，实现“长抽短压”。

重点调整情况如下：

3.1.4.1　在N2七层皮带道掘进初期，及时掘进了一条50米长回风联络川和10米深回风立眼与N1-500回风上山贯通形成独立稳定的通风系统，见图1。

3.1.4.2　准备道掘进过程中，由于受火成岩侵入有煤与瓦斯突出动力现象的影响，及时将原设计在火成岩侵入区施工的N2七层回风道改设在了火成岩侵入区边缘外，躲开火成岩侵入区进行施工，及时对通风系统进行了调整，见图2。

3.1.4.3　回风道设计施工改造后，在无煤与瓦斯突出威险的N2七层回风道侧掘进，保证了北二七层皮带道、北二七层车场安全顺利贯通，形成通风系统，将风机改设在北二七层皮带尾，保证了N2-702回顺和运输中巷继续向前延伸掘进，见图3。

（a）

3.1.4.4　N2-702运、回顺及管子道向前延伸掘进施工过程中，在N2-450总排至N2七层回风中巷施工了一条68米深回风立眼，立眼竣工后，将N2七层通风系统由原来的N2七层回风道主要回风，改为N2七层回风立眼主要回风，N2七层总配风量由原4900m3/min增至5500m3/min，从而为N2-702运、回顺及管子道掘进施工提供了合理稳定的通风系统，见图4。

3.2　掘进期间“一通三防”管理

N2七层采区掘进过程中，“一通三防”管理工作的关键是瓦斯治理，由于煤层透气性系数小，钻孔瓦斯衰减速度快，采取打预抽钻孔法难于解决瓦斯问题，因此重点从局部通风系统管理着手。

主要随着巷道延伸掘进，距离逐渐延长、煤体暴露面积增大，瓦斯涌出量逐渐增大，及时更换风机、风筒，加强局部通风系统管理，加大供风量，保证系统合理稳定：

3.2.1　N2-702回顺掘进至800多米时，通风距离达950米，巷道回风流瓦斯浓度达0.9%以上，接近临界值，因此增加了一台2×15KW对旋风机和1趟∮800mm风筒，增大了风量，回风流瓦斯浓度由0.95%降至0.8%；当N2-702回顺掘进至1290余米时，通风距离达1440余米，回风流瓦斯浓度在1%左右，时有超限现象，将N2-702回顺原有两台掘进风机中2×15KW风机改设成了2×30KW风机，并增设一台2×30KW对旋风机和1趟∮800mm风筒，至此N2-702回顺掘进采用了3台2×30KW对旋风机、3趟∮800mm风筒，巷道回风量达1480m3/min，瓦斯浓度降至0.8%以下，保证了掘进工作安全顺利进行。

3.2.2　当N2-702运顺施工至350多米时，通风距离达750多米，巷道回风流瓦斯浓度接近临界值，及时从湖南湘潭引进2*55KW大功率对旋风机，将运顺2*30KW掘进风机改换成2*55KW风机，并将运顺风筒由∮800mm改设成∮1200mm风筒，取代了2台2*30KW风机同时使用，巷道回风量由原来420m3/min增至880m3/min，瓦斯浓度降至0.8%以下。

当运顺掘进至880多米时，巷道回风流瓦斯浓度仍然时有超限现象，将运顺又增加一台2*30KW风机和1趟∮800mm风筒，巷道回风量由原来880m3/min增至1320m3/min，瓦斯浓度降至0.8%以下。

3.2.3　当管子道掘进至960多米，为防止巷道回风流瓦斯浓度超限，将管子道2*30KW掘进风机改设成2*55KW风机，风筒由∮800mm改设成∮1200mm风筒，巷道回风量由原来460m3/min增至860m3/min，瓦斯浓度降至0.8%以下。

N2七层采区掘进期间，严格按局部通风系统管理制度加强管理，杜绝了无风、微风、串联风、循环风、局部瓦斯积聚等不合理现象的发生，有效地治理了瓦斯，保证了N2-702综合机械化掘进工作面安全顺利贯通。

通过对掘进期间的通风和瓦斯涌出情况数据收集整理，掘进期间N2-702运、回顺绝对瓦斯涌出量高达13m3/min，相对瓦斯涌出量高达28m3/t以上，为回采期间的通风瓦斯管理工作提供了依据。

见瓦斯涌出量表和曲线图。

N2-702回顺掘进期间瓦斯涌出情况表

（1）

时间

巷道掘进长度（m）

配用风机

（KW）

掘进巷道回风量（m3/min）

巷道瓦斯涌出量（m3/min）

2001.11.8

176

2*30

385

1.93

2001.11.18

408

2*30

420

2.1

2001.11.28

584

2*30

386

2.7

2001.12.7

731

2*30

384

3.46

2001.12.17

980

2*30+2*15

656

5.25

2001.12.27

1111

2*30+2*15

788

6.3

2002.1.7

1233

2*30+2*30

900

8.82

2002.1.15

1392

2*30+2*30+2*30

1480

11.84

2002.1.23

1545

2*30+2*30+2*30

1485

12.62

2002.2.5

1802

2*30+2*30+2*30

1440

12.96

2002.2.15

1925

2*30+2*30+2*30

1445

13.01

N2-702管子道掘进期间瓦斯涌出情况表

（2）

时间

巷道掘进长度（m）

配用风机

（KW）

掘进巷道回风量（m3/min）

巷道瓦斯涌出量（m3/min）

2002.3.9

29

2*30/2

290

0.87

2002.3.18

340

2*30/2

280

1.68

2002.3.28

692

2*30

468

3.74

2002.4.8

979

2*55

860

6.88

2002.4.18

1032

2*55

860

7.31

2002.4.28

1275

2*55

880

7.74

2002.5.8

1330

2*55

870

7.83

2002.5.18

1447

2*55

870

7.83

2002.5.28

1547

2*55

865

8.13

2002.6.7

1700

2*55

865

8.3

2002.6.13

1875

2*55

860

8.43

N2-702运顺掘进期间瓦斯涌出情况表（3）

时间

巷道掘进长度（m）

配用风机

（KW）

掘进巷道回风量（m3/min）

巷道瓦斯涌出量（m3/min）

2002.2.5

80

2*30/2

245

1.23

2002.2.19

117

2*30

368

3.31

2002.2.28

264

2*30

426

4.09

2002.3.8

372

2*55

880

7.04

2002.3.18

575

2*55

850

8.25

2002.3.28

764

2*55

870

8.44

2002.4.8

889

2*55

870

8.61

2002.4.18

1118

2*55+2*30

1320

10.56

2002.4.28

1267

2*55+2*30

1375

12.1

2002.5.8

1295

2*55+2*30

1320

11.88

2002.5.18

1494

2*55+2*30

1320

12.14

2002.5.28

1664

2*55+2*30

1310

12.05

2002.6.7

1762

2*55+2*30

1320

12.54

2002.6.13

1875

2*55+2*30

1320

12.94

4　N2-702掘进期间防治煤与瓦斯突出的防治

N2采区7-2层煤是大兴矿的煤与瓦斯突出煤层，该采区开拓准备巷道和工作面掘进巷道均在7-2煤层中掘进，在N2七层皮带道掘进期间，出现了5次煤与瓦斯压出动力现象，对此，集团公司领导非常重视，会同有关专家进行研究分析，认为大兴矿所发生的两次煤与瓦斯突出和5次压出动力现象均在火成岩侵入严重区域，该区域煤层顶板赋存有约50多米厚的火成岩床，岩体坚硬致密，煤严重变质软硬分层，而且该区域上邻近4-2煤层为工业广场保护煤柱，下邻近层为9煤层，均未采动，煤层瓦斯不易渗出，瓦斯压力不易自然释放，是发生煤与瓦斯突出和动力现象的主要原因。

针对上述原因，及时对原设计进行修改，掘进巷道避开火成岩侵入区并在已经开采保护层区域内施工。

N2-702工作面区域已经开采保护层，而且无火成岩床侵入，虽然不存在发生煤与瓦斯突出动力现象的主要因素，但该工作面煤层属于煤与瓦斯突出煤层，掘进期间严格执行“四位一体”防突措施，并按措施严格管理，重点如下：

4.1　加强预测预报工作，经预测如有一项防突指标超出突出临界值时（△h2≧200Pa，q≧4.5L/min，Smax≧5.4L/m），测试人员立即通知施工单位停止作业，撤出人员，然后主要采取打释放钻孔的防突措施，充分进行卸压释放瓦斯后，再进行效果检验，经检验防突措施有效，才允许继续掘进。

预测预报方法主要采用了钻屑瓦斯解吸指标△h2，钻孔瓦斯涌出初速度q，最大钻屑量Smax法，掘进期间累计进行防突预测预报66次，打预测预报钻孔112个560米，无防突预测预报指标超限现象。

见防突预测预报指标变化情况曲线图。

4.2　严格采取安全防护措施，重点有：

4.2.1　及时形成了独立可靠、合理稳定的通风系统；

4.2.2　构建牢固可靠的防突反向风门4组8道；

4.2.3　巷道延伸掘进过程中每50-100米，设一组6-8人同时使用的压风自救器：

4.2.4　综掘机采用内外喷雾装置，保证喷雾质量；

4.2.5　到该区域作业的人员均进行防突知识培训，熟练掌握了避灾路线、突出预兆、自救互救等知识，经考试合格方可上岗作业。

通过严格执行“四位一体”防突措施和严格的管理，运、回顺及管子道安全掘进5965米无煤与瓦斯突出预兆和动力现象，保证了突出煤层综合机械化掘进工作面的安全生产。

5　结论

突出煤层中执行综合机械化掘进安全施工5965米，杜绝了“一通三防”和“煤与瓦斯突出”事故的发生，保证了工作面安全顺利贯通，并创铁煤集团公司月进尺862米的最高记录，取得了显著的经济效益和社会效益，执行中重点做好以下几方面工作：

5.1　加强通风系统管理，重点是通风设施的修建工作，及时形成独立可靠的通风系统，保证通风系统的合理稳定；

5.2　掘进期间，综掘机掘进速度快，煤体暴露面积大，瓦斯涌出量高，须采用2*55KW大功率对旋风机；

5.3　采取区域性防突措施，开采保护层；

5.4　尽可能避开地质构造区域进行掘进施工，重点是避开火成岩侵入区；

5.5　严格按“四位一体”防突措施加强管理。

作者简介：

李国君，男，1964年6月18日出生，1988年7月毕业于中国矿业大学采矿系矿井通风与安全专业，获学士学位。

公开发表论文30余篇，多次参加矿井通风专委员，瓦斯防治专委会，安全专委员组织的学术论文研讨会，二次参加国际煤矿区煤层气开发与利用研讨会，并发表论文。

1999年10月当选为矿井通风专业委员会副主任委员。

徐宏，男，1967年10月23日出生，1991年7月毕业于中国矿业大学采矿系矿井通风与安全专业，获学士学位。

现任铁法煤业（集团）有限责任公司大兴矿副总工程师，公开发表论文10余篇。