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,20**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20**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:
20**年相對(duì)量:23.75M3/t絕對(duì)量:5m3/min
20**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
①、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。
③、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)。
20**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
①、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)。
②、成立專門的瓦斯抽放區(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)。
20**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。
⑥、在掘進(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。
⑦、進(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:
①、購置了高效泡沫滅火劑,用風(fēng)鉆打眼,對(duì)可疑地點(diǎn)進(jìn)行澆注。
②、購置了兩臺(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。
③、2004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。
④、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)。
⑦、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
①、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。
②、采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)均采用內(nèi)外噴霧抑制煤塵飛揚(yáng)。
③、各掘進(jìn)工作面均采用濕式打眼,水炮泥,凈化通風(fēng)。
④、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。
⑤、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。
⑦、配備煤塵檢測儀器、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,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。
⑴設(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:
①206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。
②205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。孔深120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。
③205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:
①本煤層預(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。
②增加工作面的供風(fēng)量。工作面的風(fēng)量由2000m3/min增加到2500m3/min。
⑷利用相鄰工作面進(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
①采空區(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。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%。
②采用專用回風(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)舛取⒉擅娈a(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。
篇2:Z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,20**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20**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:
20**年相對(duì)量:23.75m3/t絕對(duì)量:5m3/min
20**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
①、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。
③、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)。
20**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
①、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)。
②、成立專門的瓦斯抽放區(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)。
20**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。
⑥、在掘進(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。
⑦、進(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:
①、購置了高效泡沫滅火劑,用風(fēng)鉆打眼,對(duì)可疑地點(diǎn)進(jìn)行澆注。
②、購置了兩臺(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。
③、2004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。
④、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)。
⑦、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
①、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。
②、采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)均采用內(nèi)外噴霧抑制煤塵飛揚(yáng)。
③、各掘進(jìn)工作面均采用濕式打眼,水炮泥,凈化通風(fēng)。
④、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。
⑤、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。
⑦、配備煤塵檢測儀器、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,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。
⑴設(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:
①206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。
②205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。孔深120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。
③205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:
①本煤層預(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。
②增加工作面的供風(fēng)量。工作面的風(fēng)量由2000m3/min增加到2500m3/min。
⑷利用相鄰工作面進(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
①采空區(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。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%。
②采用專用回風(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)舛取⒉擅娈a(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。
篇3:煤與瓦斯突出預(yù)測及防治措施
1煤與瓦斯突出的機(jī)理、類型與一般規(guī)律
11煤與瓦斯突出的機(jī)理
許多國家對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理的研究都很重視,并取得了一定成果,但由于突出機(jī)理的復(fù)雜性及突出現(xiàn)象的多樣性,目前對(duì)突出機(jī)理的認(rèn)識(shí)仍處于假說階段。國外對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理的認(rèn)識(shí)可歸納為4種:地應(yīng)力假說、瓦斯作用假說、化學(xué)本質(zhì)假說和綜合作用假說。
我國從60年代起就對(duì)突出煤層的應(yīng)力狀態(tài)、瓦斯賦存狀態(tài)、煤的物理力學(xué)性能等開展了一系列的研究,根據(jù)現(xiàn)場資料和實(shí)驗(yàn)研究對(duì)突出機(jī)理進(jìn)行了探討,提出了新的見解和觀點(diǎn),概括起來主要有中心擴(kuò)張學(xué)說、流變假說、二相液體假說、固流耦合失穩(wěn)理論、球殼失穩(wěn)理論等。此外中國科學(xué)院力學(xué)研究所從力學(xué)角度對(duì)突出過程做了大量的研究工作,并提出了突出破壞過程及瓦斯?jié)B流的機(jī)制方程。
12煤與瓦斯突出的類型
煤與瓦斯的突出包括:煤與甲烷突出、巖石與甲烷突出、煤與co2突出、巖石與co2突出等。由于突出時(shí)的原動(dòng)力和所表現(xiàn)現(xiàn)象的不同,煤與瓦斯突出可分為突出、傾出、壓出3種情況。
13煤與瓦斯突出的一般規(guī)律
(1)突出的次數(shù)和強(qiáng)度隨開采的深度增加而增加;
(2)突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造地區(qū),如褶曲、斷層處及巖漿侵入地區(qū);
(3)煤體破壞程度越嚴(yán)重,煤的強(qiáng)度越小,突出危險(xiǎn)性越大;
(4)煤層中的厚度大、傾角大或其厚度和傾角發(fā)生變化以及煤層中的軟分層由薄變厚的地區(qū),容易發(fā)生突出;
(5)掘進(jìn)工作面應(yīng)力集中的地區(qū)易發(fā)生突出;
(6)在外力沖擊作用下,如放炮或采煤機(jī)割煤時(shí)煤體受到震動(dòng),誘導(dǎo)瓦斯發(fā)生突出;
(7)圍巖的透氣性越差、致密的巖層越厚,煤層的瓦斯含量越高,其突出的危險(xiǎn)性也就越大;
(8)突出多發(fā)生在揭煤和煤層掘進(jìn)工作面;
(9)在突出前大都出現(xiàn)預(yù)兆。
2煤與瓦斯突出的預(yù)測
21突出預(yù)測方法的分類
按預(yù)測預(yù)報(bào)范圍和時(shí)間的不同,預(yù)測方法可分為3類:第一是區(qū)域性預(yù)測,主要是確定煤田、井田、煤層和采掘區(qū)域性的突出危險(xiǎn)性;第二是局部預(yù)測,它是在區(qū)域性的基礎(chǔ)上,根據(jù)鉆探、采掘工程等資料,進(jìn)一步對(duì)局部地區(qū)或要點(diǎn)的突出危險(xiǎn)性作出判斷;第三是日常預(yù)測,它是在區(qū)域性預(yù)測、局部預(yù)測的基礎(chǔ)上,根據(jù)突出預(yù)兆的各種異常效應(yīng),對(duì)突出危險(xiǎn)發(fā)出警告。
22國內(nèi)外煤與瓦斯突出的預(yù)測方法
221微震技術(shù)預(yù)測突出危險(xiǎn)性
研究表明,煤和圍巖受力破壞過程中發(fā)生破裂和震動(dòng),當(dāng)從震源傳出震波或聲波的強(qiáng)度和頻率增加到一定數(shù)值時(shí),可能出現(xiàn)煤的突然破壞,發(fā)生突出。突出是由連續(xù)的多起斷裂引起的,而且異常的微震發(fā)射通常在斷裂之前5~45s內(nèi)產(chǎn)生,故微震法作為突出預(yù)報(bào)方法,有其廣闊的應(yīng)用前景。俄羅斯在地震聲學(xué)預(yù)測方法中取得了較好的研究成果。
222煤層溫度狀況預(yù)測突出的危險(xiǎn)性
溫度狀況預(yù)測突出危險(xiǎn)性的理論根據(jù)是:瓦斯解吸時(shí)吸熱,導(dǎo)致煤層溫度降低。溫度降低越多,說明煤層瓦斯解吸能力越強(qiáng),則突出危險(xiǎn)性越大。
前蘇聯(lián)na雷任科等學(xué)者,對(duì)采掘工作面近工作面地段的煤體溫度狀況進(jìn)行了考察研究,用于突出危險(xiǎn)性日常預(yù)測,并對(duì)掘進(jìn)中發(fā)生的6次突出全部作出了預(yù)報(bào)。原蘇聯(lián)的另一些學(xué)者,采用近工作面地帶的溫度與煤體原始溫度之差作為突出預(yù)測指標(biāo),該預(yù)測方法被原蘇聯(lián)防突委員會(huì)推薦使用。
223煤層中涌出的氦或氡濃度的變化預(yù)測突出
研究表明在地震之前不僅有氡的反常涌出現(xiàn)象,而且有氦的反常涌出。前蘇聯(lián)學(xué)者考察了頓涅茨煤田中2個(gè)不突出煤層和4個(gè)突出煤層的氦含量后指出:自由釋放的瓦斯中,氦含量高,瓦斯壓力也相應(yīng)的高。煤中涌出的氦可以作為預(yù)測突出的一個(gè)指標(biāo),該項(xiàng)目正在繼續(xù)進(jìn)行。
224電磁輻射強(qiáng)度預(yù)測突出危險(xiǎn)
電磁輻射(eme)是煤巖體受載變形破裂過程中向外輻射電磁能量的過程或物理現(xiàn)象,與煤巖體的受載狀況及變形破裂過程密切相關(guān)。采用電磁輻射法預(yù)測煤與瓦斯突出的優(yōu)點(diǎn)是:電磁輻射信息綜合反映了煤與瓦斯突出等災(zāi)害動(dòng)力現(xiàn)象的主要影響因素;可實(shí)現(xiàn)真正的非接觸預(yù)測,無需打鉆,對(duì)生產(chǎn)影響小,易于實(shí)現(xiàn)定向及區(qū)域性預(yù)測,不受含瓦斯煤體分布不均勻的影響;可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測及預(yù)報(bào),能夠反映含瓦斯煤體的動(dòng)態(tài)變化過程;既能探測煤壁附近的突出危險(xiǎn)性及突出危險(xiǎn)帶的方位,又能檢驗(yàn)防突措施的效果。
目前巖石破裂電磁輻射效應(yīng)的研究取得了很多有益的成果,研究表明:在煤巖層受力變形破壞過程中會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,電磁輻射強(qiáng)度取決于所受力的大小和煤巖層的物理力學(xué)性質(zhì)。煤炭科學(xué)研究總院重慶分院利用這一原理研制的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)探測儀,在四川芙蓉礦務(wù)局進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,取得了較好的效果。
225神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行突出預(yù)測
煤與瓦斯突出,其發(fā)生是由地應(yīng)力、高壓瓦斯、煤的結(jié)構(gòu)性能、地質(zhì)構(gòu)造、煤厚變化、煤體結(jié)構(gòu)及圍巖特征諸多因素決定的。突出災(zāi)害的發(fā)生是極不規(guī)則的,其所處的系統(tǒng)是一個(gè)不斷變化的系統(tǒng),各種力學(xué)作用與這些作用所形成的地質(zhì)體,大多數(shù)都處于復(fù)雜的非線性狀態(tài)。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的出現(xiàn),為解決這一問題開辟了一條新途徑。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有通過樣本來“學(xué)習(xí)”的能力,一方面區(qū)別于傳統(tǒng)的各種預(yù)測方法,實(shí)際應(yīng)用時(shí)無須做出因素與突出相關(guān)關(guān)系的任何假設(shè),只需將實(shí)際數(shù)據(jù)直接提供給網(wǎng)絡(luò)來訓(xùn)練;另一方面訓(xùn)練完成后的網(wǎng)絡(luò)能以任何精度逼近真值(只要訓(xùn)練數(shù)據(jù)足夠多),能夠抽提、捕捉隱藏在歷史數(shù)據(jù)中的規(guī)律,尤其是那些尚未被人類認(rèn)識(shí)和揭示的規(guī)律,這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)方法無法比擬的。
3煤與瓦斯突出預(yù)兆及其防治
31煤與瓦斯突出預(yù)兆
煤與瓦斯突出前一般都有預(yù)兆,沒有預(yù)兆的突出是極少數(shù)的。突出預(yù)兆伴隨其突出過程按其主要特征大體可分為“三個(gè)階段”,各階段的顯現(xiàn)程度和處理原則各不相同。
32煤與瓦斯突出的防治措施
煤與瓦斯突出是一種極其復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象,因其具有突發(fā)性、不完全的可知性,很難完全防止它的產(chǎn)生。但是如果開展突出預(yù)測并采取行之有效的防治措施,仍可做到不發(fā)生或減少傷亡事故的發(fā)生。目前防治煤與瓦斯突出工作,已不是單一的技術(shù)措施,而是一套完整的綜合防治突出的系統(tǒng)工程。
防治突出首先要摸清楚它發(fā)生的地區(qū)、范圍,采取必要的防治措施,改變其發(fā)生突出應(yīng)具備的基本條件,使其不發(fā)生或降低其突出強(qiáng)度,并采取必要的安全防護(hù)措施,重點(diǎn)要抓好以下幾點(diǎn)工作。
321揭煤防突
目前國內(nèi)大都采用遠(yuǎn)距離震動(dòng)放炮的方法揭開煤層,揭煤防突主要是把好“七關(guān)”。
設(shè)計(jì)關(guān):進(jìn)行煤巷道的設(shè)計(jì)時(shí),要避開地質(zhì)構(gòu)造帶和應(yīng)力集中區(qū);
施工關(guān):巷道和抽放鉆孔必須按設(shè)計(jì)施工,落實(shí)到實(shí)處;
驗(yàn)收關(guān):巷道和抽放鉆孔必須有專人驗(yàn)收,確保質(zhì)量;
封孔關(guān):凡有礦井系統(tǒng)抽放和局部抽放系統(tǒng)的礦井,應(yīng)采用新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝、新材料,確保封孔質(zhì)量,提高抽放效果;
抽放卸壓關(guān):應(yīng)按表計(jì)算,掌握抽放量、抽放率、瓦斯壓力和解突安全抽放期等重要參數(shù);
檢驗(yàn)關(guān):必須按照頒發(fā)的防突細(xì)則的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行效果檢驗(yàn),符合要求后方準(zhǔn)揭煤;
二次卸壓關(guān):揭煤前可再打一組卸壓孔,進(jìn)行二次卸壓。
322煤巷掘進(jìn)防突
國內(nèi)外實(shí)踐證明,煤與瓦斯突出多發(fā)生在煤巷掘進(jìn)過程中。為了有效地防治煤巷掘進(jìn)突出,應(yīng)用超前排放鉆孔、淺孔松動(dòng)爆破、深孔控制爆破、預(yù)抽瓦斯以及上述措施與邊掘邊抽相結(jié)合的綜合防突措施。在一般和中等程度突出危險(xiǎn)區(qū)域,大部分采取打少數(shù)超前卸壓鉆孔的方法解突;在嚴(yán)重突出危險(xiǎn)區(qū)域,大都采用超前鉆孔、煤體固化和金屬骨架等多種措施綜合防治。
323大傾角不穩(wěn)定煤層防突
在大傾角不穩(wěn)定煤層中,重點(diǎn)采取超前密集鉆孔和煤層注水防突措施。超前密集鉆孔是通過煤體前方的鉆孔使煤體應(yīng)力釋放和轉(zhuǎn)移,鉆孔使煤體前方的高壓瓦斯得以釋放,使掘進(jìn)頭前方一定范圍內(nèi)形成低應(yīng)力、低瓦斯區(qū),達(dá)到防突或降低突出強(qiáng)度的目的。
目前國內(nèi)外都不同程度地應(yīng)用煤層注水措施來降低或消除瓦斯突出危險(xiǎn)性,實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明:濕潤煤的瓦斯解吸量可達(dá)常壓下煤的瓦斯解吸量的17%~27%,當(dāng)煤樣吸水飽和后,濕煤較干煤的透氣系數(shù)要下降一個(gè)數(shù)量級(jí)。國內(nèi)外不少礦井煤層注水后的實(shí)際結(jié)果表明,注水結(jié)束后打開鉆孔時(shí)幾乎沒有瓦斯涌出現(xiàn)象,在注水進(jìn)行采掘時(shí),瓦斯涌出量明顯下降,并且放炮后的瓦斯涌出量比較均勻。