精选医学41103工作面均压技术方案doc文档格式.docx

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山西离柳煤焦集团有限公司兑镇煤矿

矿长

樊建明

工程师

技术矿长

史鹏飞

副教授

邢玉忠

教授

系副主任

赵益芳

王飞

王毅

讲师

刘赫男

卢春雷

王跃明

李金龙

宋丽强

研究生

范红伟

一、兑镇煤矿概况

1、井田概况

山西离柳焦煤集团有限公司兑镇煤矿位于吕梁市孝义市兑镇镇，属吕梁市国营煤矿。

矿井始建于1978年，1986年竣工试生产，1988年经山西省煤炭厅组织验收合格投产。

矿井设计能力90万吨/年，2004年矿井核定生产能力90万吨/年。

井田位于吕梁山区，为侵蚀低山丘陵地貌。

井田内主要开采煤层为9、10、11号煤层。

其中10号、11号煤层为合并层。

9#煤层厚度1.35～2.01m，平均1.59m，9#煤层大部分已被小煤窑破坏。

10#和11#煤层上距9#煤层0.50～1.80m，煤层厚度6.09～9.91m，为井田稳定可采煤层。

各煤层特征如表1-1所示。

表1-1煤层特征表

煤层编号

厚度（m）

层间距（m）

顶板岩性

底板岩性

9

1.35—2.01

1.59

0.50—1.800.9

K2灰岩

泥岩

10、11

6.09—9.91

8.01

铝土泥岩

矿井开拓方式为斜井单水平双翼分区式。

井筒特征如表1-2所示。

矿井820水平运输大巷采用DTL100/63/90型皮带输送机运煤，轨道大巷采用CTE5/6G型蓄电池电机车牵引1t矿车运矸运料。

运输顺槽选用ST-40P型吊挂皮带运煤，轨道顺槽使用调度绞车运料。

矿井通风方式为中央并列式，通风方法为机械抽出式。

主扇型号为BD-Ⅱ-8-22轴流式对旋风机，电机功率为2×

200kw，一台工作，一台备用。

表1-2井筒特征表

井筒

斜长

（m）

倾角

净断面积

（m2）

支护方式

安装设备

备注

主斜井

478

16°

19′

9.8

料石砌碹

DX—800型钢绳芯胶带输送机

运煤兼作进风井和安全出口

副斜井

368

22°

30′

12.6

2JK-2.5/20型双滚筒绞车牵引1t矿车

升降物料及矸石兼作进风井和安全出口

人行斜井

291

25°

11.2

人员升降、进风

回风斜井

240

17°

8.03

BD-Ⅱ-8-22轴流式对旋风机

全矿回风兼作安全出口

根据山西省矿井瓦斯等级鉴定报告，山西离柳焦煤集团有限公司兑镇煤矿瓦斯绝对涌出量为1.71m3/min，瓦斯相对涌出量为0.7m3/t，二氧化碳绝对涌出量3.75m3/min，二氧化碳相对涌出量为1.54m3/t，属瓦斯矿井。

根据山西省煤炭工业局综合测试中心煤层煤样的检验报告，10+11#煤尘均具有爆炸危险性，煤层自燃倾向性自燃等级为Ⅱ级，均属自燃煤层。

矿井排水系统为矿井井下设有3个水仓，容积3000m3，安装有3台200D43×

5型离心式水泵，1台工作，1台备用，1台检修；

配有排水管2趟，工作面涌水通过采区排水系统排到采区水仓，由采区水仓排水到大巷，经大巷水沟排至中央水仓，再通过水泵排到地面水处理厂；

地面有1000m3和400m3两个静压水池直接向井下供水，静压水由静压水管路向各工作面供水。

井下大巷及运输机转载点装有防尘洒水设施，主要巷道悬挂隔爆水袋。

矿井供电电源来自兑镇110kv变电站供矿区35kv变电所双回路供电，井下6kv供电电源来自离柳焦煤集团35kv变电所，双回路供至四采区变电所。

矿井安全监控系统为KJ-90NB型监控系统，并建有井上下通讯系统。

矿井现有两个综采放顶煤回采工作面，三个掘进工作面。

2、工作面概况

1）工作面位置及井上下关系

41103工作面位置及井上下关系如表1-3所示。

表1-341103综采工作面位置及井上下关系一览表

水平名称

820水平

采区名称

四采区

地面标高

1050～1100

井下标高

842.321～865.5

地面相对位置

该面南部为梁上庄村庄保安煤柱线，工作面中部有一关闭竖井【孟家庄煤矿新主井】

（X=4102960，Y=19551140）

回采对地面的影响

地表大面积塌陷

井下位置及与相邻关系

41103工作面北接三条四采区集中巷，南邻梁上庄村，西为已采完的41101工作面，东为已采完的41105工作面。

走向长度（m）

1027

倾斜长度（m）

135

面积（m2）

138645

2）煤层

采煤工作面开采煤层情况如表1-4所示。

表1-4工作面开采煤层情况一览表

地层年代

煤

层

编

号

厚

度

间

距

倾

角

稳定性

煤层结构

容

重

t∕m3

顶底板

岩性

普氏系数f

系

统

组

顶板

底板

石炭系

上统

太原组

9＃

1.68

1.5

0~8°

稳定

简单

1.4

石灰岩

f﹦1.5~2

10＃+11＃

8.49

复杂

1.35

3）煤层顶、底板

工作面地层情况如图1-1所示。

开采煤层顶底板情况如表1-5所示。

表1-5开采煤层顶底板情况一览表

顶底顶底板名称

岩石名称

特征

伪顶

炭质泥岩

0.2～0.4

随采随落

老顶

K2石灰岩

6.47（平均）

坚硬，可以悬露很大的面积，到一定步距，随放顶煤自行跨落。

直接底

粘土泥岩

0.8～3.0

厚度和质量变化大，遇水膨胀

4）地质构造

由地质精查报告和已掘巷道证实，该区域內的煤层成单斜构造（西高东低），小型波状起伏较为发育。

图1-1工作面地层综合柱状图

3、采煤方法

1）采煤方法与巷道布置

采用走向长壁后退式综采放顶煤的采煤方法。

工作面巷道布置如图1-2所示。

图1-241103工作面巷道布置示意图

2）采煤工艺

该工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤工艺，采用ＭＧ200-Ｗ１型双滚筒采煤机，具体采煤工艺流程如下：

斜切进刀→割煤→移架→拉后溜→返空刀→推前溜→斜切进刀→割煤→移架→返空刀→推前溜→放顶煤→拉后溜。

3）工作面顶板控制

工作面采用全部跨落法控制顶板，采空区顶板随支架前移自行跨落充填。

最大控顶距为4.3m，最小控顶距为3.7m，放顶步距为1.2m。

支架操纵方式采用本架操纵，滞后于采煤机后滚筒6米依次顺序移架，及时支护顶板，移架一次到位。

如图1-3所示。

图1-341103工作面支护布置示意图

二、存在问题

矿井井田范围内9号煤层大部被小煤窑采用刀柱法私挖乱采破坏，9号煤层采空区的连通范围、采空区与地表的构通情况、采空区内积水和积气等情况均不明。

本矿在回采10、11合并层时，由于其顶板为层厚0.5m—1.8m的泥岩，放顶煤工作面在推进过程中经常要构通9号煤层采空区，此时，工作面漏风非常严重，进风顺槽、回风顺槽均出风，工作面中部无风，其中：

进风顺槽出风约600m3，回风顺槽出风约1100m3。

显然，工作面属开放式漏风。

工作面在向工作面漏风的同时，大量有害气体窜入，主要是CO2，其次有少量的CO和甲烷等，严重威胁工人的生命安全。

2009年5月18日，本矿41103工作面在全负压通风的情况下，切眼后部顶煤垮落，构通9号煤层采空区，CO2浓度严重超标，致使一名矿工窒息死亡。

三、治理措施

由于9号煤层采空区的连通范围、采空区与地表的构通情况、采空区内的积气情况均不明，短时间内地面堵漏效果不会明显，加之9号煤层为自燃煤层，如果采用抽排方案，很可能会引起煤层自燃，因此，排除抽排采空区有害气体的方案。

根据工作面上覆煤岩垮落规律，和工作面采空区漏风通道相对固定的特点，可以判定采空区有害气体有两个来源：

一个是由漏风携带来自工作面采空区上覆老空区以外的地区，一个是来自工作面上覆老空区积存的有害气体，工作面顶板冒落后，老空区二氧化碳下沉进入采空区漏风通道，之后进入工作面。

随着工作面的开采，由于老空区的漏风通道相对固定，来自其它地区的二氧化碳会逐渐减少，因此对工作面构成威胁的二氧化碳主要来自工作面上方老空区，所以对工作面上方二氧化碳的分布状况进行钻孔探测意义重大。

因此：

措施之一：

工作面上覆老空区有害气体的探测。

老空区的有害气体直接威胁着工作面的安全生产，特别是在老顶突然大面积垮落、工作面气压突然变化等情况下，会突然涌入工作面，造成人员伤亡，最安全的处理方法是在老空区或采空区将有害气体消除，由于9号煤层为自燃煤层，为防止煤层自燃不能采用抽排方案，只能使用二氧化碳吸收剂吸收采空区、老空区的二氧化碳。

措施之二：

采空区、老空区二氧化碳的有效吸收。

工作面与采空区之间存在开放式漏风，由于9号煤层被小窑破坏，造成工作面上覆老空区广泛连通、采空区漏风阻力小、漏风压差大、漏风量大（工作面无措施时，轨道顺槽与皮带顺槽均为回风），大量漏风不但将有害气体带入工作面，还会引起采空区遗煤自燃，要解决工作面开放式漏风的问题，只能采用均压通风技术。

四、工作面开区均压方案设计

1．方案设计的原则

可靠的电源系统，可靠有效的工作面通风系统隔离，完善的保障措施。

2．方案设计

方案一：

工作面轨道顺槽进风、运输顺槽回风均压通风

如附图1所示，在工作面轨道顺槽的进风联络巷中，利用局扇与风门结合，可为工作面增压提供可靠动力，同时在工作面皮带回风顺槽中增设风窗，可稳定增加工作面风压，减少采空区向工作面的漏风、抑制采空区有害气体的涌出。

该方案的缺点：

①皮带顺槽内不能保证有效的隔离；

②机电设备在回风顺槽内运转，有安全隐患；

③皮带顺槽末段风流不稳定。

方案二：

区域均压通风

如附图2所示，在四采区集中材料巷中设置局扇与风门，在集中皮带巷中设置调节风窗，提高41103工作面皮带顺槽进风巷的压力，从而提高工作面风流压力。

①不能保证有效的隔离；

②均压范围大，控风能力受到制约，工作面风流压力的增加量受限制。

方案三：

工作面皮带顺槽增设煤仓均压通风

41103工作面增设煤仓均压方案如附图3所示，在皮带顺槽增设煤仓，自煤仓底部掘联络斜巷与集中皮带巷构通，在工作面皮带顺槽与集中皮带巷间设置风门，皮带顺槽的进风联络巷中，设置局扇与风门，在工作面的轨道顺槽的末端设置调节风窗，以提高工作面风流