曉南礦???譚洪軍

??摘要：無煤柱開采是合理開發(fā)利用煤炭資源、提高回采率、降低掘進(jìn)率、減少巷道維護(hù)費(fèi)、利于礦井安全生產(chǎn)的一項(xiàng)先進(jìn)煤炭開采工藝。以N1-1502工作面開采過程中遇到的問題為研究對(duì)象，對(duì)曉南礦“110工法”安全開采技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析總結(jié)。

?關(guān)鍵詞：??無煤柱開采 ?“110 工法” ?高瓦斯 ?易自燃 ?安全管理

鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司曉南礦于1980年9月28日建成投產(chǎn)，隨著礦井煤炭資源的不斷開采，資源越來越少，“110工法”是一種提高回采率、降低掘進(jìn)率、減少巷道維護(hù)費(fèi)、利于礦井安全生產(chǎn)的一項(xiàng)先進(jìn)煤炭開采工藝。曉南礦N1-1502工作面作為鐵煤集團(tuán)域內(nèi)首個(gè)“110工法”試驗(yàn)面，在運(yùn)用新技術(shù)的同時(shí)，針對(duì)工作面的特點(diǎn)采取一系列有針對(duì)性的安全技術(shù)措施，保障了工作面的安全生產(chǎn)。

1.?實(shí)驗(yàn)采煤工作面概況

1.1工作面位置

N1-1502工作面位于北一采區(qū)西部。南以北一15層中巷保護(hù)煤柱為界與南翼采區(qū)相鄰；北部與北二采區(qū)相鄰；東部為北一1506工作面（尚未開拓）；西以F2斷層為界與大興井田相鄰。煤層平均厚度1.46m。煤層傾角平均5°。工作面長(zhǎng)210m，開采長(zhǎng)度1185m。

1.2煤層自燃傾向性

2018年，曉南礦委托煤炭科學(xué)研究總院撫順分院對(duì)15煤層進(jìn)行煤炭自燃傾向進(jìn)行鑒定，鑒定15煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅰ類，屬容易自燃煤層，自燃發(fā)火期為1~3個(gè)月。

1.3工作面瓦斯情況

2019年8月份，曉南礦進(jìn)行瓦斯等級(jí)測(cè)定，測(cè)定礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為46.03m3/min,相對(duì)瓦斯涌出量為12.01m3/t,為高瓦斯礦井。2017年，委托中國(guó)礦大進(jìn)行了煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性鑒定，鑒定15煤層為非突出煤層。瓦斯以吸附和游離方式賦存在煤層中，15煤層瓦斯壓力0.34MPa、瓦斯含量3.53m3/t、瓦斯放散初速度19.2ml/s、煤體堅(jiān)固性系數(shù)f 1.02。N1-1502工作面基本情況見表1-1。

表1-1 N1-1502工作面基本情況

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2?.實(shí)施“110工法”面臨的問題

開采前到山西、陜西、內(nèi)蒙、黑龍江、貴州等地實(shí)際考察，對(duì)頂板控制方面的技術(shù)管理有了較充分的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，但作為高瓦斯礦井，還存在工作面瓦斯涌出量大、留巷采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重、采空區(qū)自燃發(fā)火等“一通三防”問題。如何解決以上問題，是順利實(shí)施“110工法”，保證工作面安全生產(chǎn)的必要條件。

3?.實(shí)施“110工法”的問題解決

?3.1?合理選擇通風(fēng)方式

（1）曉南礦N1-1502工作面原設(shè)計(jì)為“U”形通風(fēng)工作面，計(jì)劃實(shí)施“110工法”后，補(bǔ)充掘進(jìn)N1-1502入風(fēng)改造道與N1-1502運(yùn)輸順槽貫通，N1-1502工作面初期采用“兩入一回”通風(fēng)方式：N1-1502運(yùn)順和N1-1502入風(fēng)改造道進(jìn)風(fēng)，N1-1502回順回風(fēng)。如圖1.1 “110工法”初期Y型通風(fēng)系統(tǒng)圖。

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圖1.1??“110工法”初期Y型通風(fēng)系統(tǒng)圖

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“兩入一回”通風(fēng)方式優(yōu)點(diǎn)：工作面配風(fēng)量容易滿足。

缺點(diǎn)：采空區(qū)漏風(fēng)量較大，造成回風(fēng)隅角和回風(fēng)順槽瓦斯涌出量較大。且對(duì)采空區(qū)自燃發(fā)火極為不利。

（2）在留巷生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)由于運(yùn)順留巷段與回風(fēng)隅角壓差較大，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到18m3/min，經(jīng)過研究探討調(diào)整為“一入兩回”通風(fēng)方式：N1-1502運(yùn)順入風(fēng)，N1-1502回風(fēng)輔助道和回順回風(fēng)。同時(shí)，N1-1502入風(fēng)改造道作為下一個(gè)工作面的軌道順槽，N1-1502運(yùn)輸順槽實(shí)施留巷作為下一個(gè)工作面的運(yùn)輸順槽，開采下個(gè)工作面前施工回風(fēng)順槽形成工作面完整的通風(fēng)系統(tǒng)，確保一個(gè)工作面具有三條順槽，并每個(gè)工作面回采期間留巷一個(gè)順槽，從而實(shí)現(xiàn)無煤柱開采。如圖1.2 “110工法”調(diào)整后通風(fēng)系統(tǒng)圖。

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圖1.2??“110工法”調(diào)整后通風(fēng)系統(tǒng)圖

通過合理調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，采用“一入兩回”通風(fēng)方式后，改變了留巷初期通風(fēng)方式采空區(qū)內(nèi)場(chǎng)流情況，相對(duì)減少采空區(qū)漏風(fēng)。

?3.2?加強(qiáng)瓦斯防治

N1-1502工作面為薄煤層開采工作面，平均采高1.46m，工作面直接頂和基本頂巖性較好，不易垮落，且垮落后巖石塊也較大，造成采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重；同時(shí)，頂板巖性好造成采空區(qū)垮落步距增大，以往30m垮落步距瓦斯治理經(jīng)驗(yàn)不能滿足瓦斯治理要求；運(yùn)順留巷封堵不能完全嚴(yán)密造成采空區(qū)漏風(fēng)大，工作面回風(fēng)隅角瓦斯涌出量增加；針對(duì)以上問題，開采前及時(shí)形成抽采系統(tǒng)并采取以下措施：

（1）N1-1502工作面抽采方法為回順鉆場(chǎng)施工低傾角度長(zhǎng)鉆孔和14層采空區(qū)導(dǎo)入孔。在N1-1502回風(fēng)順槽接設(shè)埋管抽采采空區(qū)內(nèi)瓦斯。

（2）埋管抽采：為解決回風(fēng)隅角瓦斯問題在回順側(cè)采空區(qū)埋設(shè)一趟φ315mm瓦斯抽采管路，跨步式埋設(shè)與地面瓦斯泵連接，抽采采空區(qū)瓦斯從而治理回風(fēng)隅角瓦斯問題。

隨著工作面向前推移，φ400mm瓦斯管路在軌道中巷往沿空留巷側(cè)接設(shè)φ273mm瓦斯抽采管路，每50米出一個(gè)三通并向采空區(qū)埋設(shè)瓦斯抽采管路，對(duì)沿空留巷側(cè)采空區(qū)內(nèi)瓦斯進(jìn)行抽采。

（3）上臨近層瓦斯抽采：N1-1502工作面正上方為N1-1401采空區(qū)，層間距為平均為37.7m,利用N1-1401密閉對(duì)N1-1502上臨近層采空區(qū)進(jìn)行瓦斯抽采。

（4）本煤層預(yù)抽：在N1-1502拆除準(zhǔn)備道安設(shè)2臺(tái)移動(dòng)式瓦斯抽采泵，運(yùn)順接設(shè)一趟φ315mm預(yù)抽瓦斯管路，利用水射流式煤層造穴泄壓裝置，在N1-1502工作面運(yùn)順口至760m區(qū)域，每隔5m向工作面施工一個(gè)順層鉆孔，孔深90m，利用“兩堵一注”封孔工藝。利用移動(dòng)式瓦斯抽采泵對(duì)預(yù)抽鉆孔進(jìn)行抽采。

3.3 防治采空區(qū)自燃發(fā)火

北一15#煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅰ類，為容易自燃煤層，自燃發(fā)火期為1~3個(gè)月。運(yùn)輸順槽留巷段漏風(fēng)，導(dǎo)致采空區(qū)漏風(fēng)較大，容易發(fā)生自燃發(fā)火。為有效防治采空區(qū)自燃發(fā)火有針對(duì)的采取措施如下：

（1）在埋管抽采中安設(shè)一氧化碳傳感器，如一氧化碳濃度達(dá)到200PPm或出現(xiàn)乙烯時(shí)，停止埋管抽采，并采取防滅火措施。利用中央砂井制氮機(jī)向采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行注氮?dú)狻?/span>

（2）利用KJ428礦用分布式激光火情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行火情監(jiān)測(cè)。

（3）地面制氮機(jī)制出氮?dú)猓ㄟ^注氮立孔進(jìn)入井下注氮管路，N1-1502運(yùn)輸順槽向采空區(qū)內(nèi)埋設(shè)兩趟注氮φ108mm注氮管路，實(shí)現(xiàn)跨步式埋設(shè)，埋入深度在30～70米范圍。

（4）N1-1502工作面“110工法”留巷采空區(qū)側(cè)使用風(fēng)筒布+擋矸網(wǎng)+噴涂KA-GK快速密閉噴涂材料的堵漏方式。為減少采空區(qū)漏風(fēng)，進(jìn)入留巷段開始在架后0～60m區(qū)段，采用鋪設(shè)擋風(fēng)布方式進(jìn)行漏風(fēng)控制；在架后60～150m區(qū)段采用KA-GK快速密閉噴涂材料或者混凝土噴漿材料對(duì)巷道頂部和碎石幫進(jìn)行初次噴涂；在成巷穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，進(jìn)行復(fù)噴。通過一段時(shí)間使用，該材料適應(yīng)煤礦巷道各種形變，不妥落，不開裂，克服了水泥砂漿的缺點(diǎn)。有效的減少了采空區(qū)漏風(fēng)。

（5）建立健全束管系統(tǒng)，每隔50m設(shè)置一組測(cè)點(diǎn)；同時(shí)采用人工監(jiān)測(cè)、采樣分析等方法，以CO氣體為早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的主要?dú)怏w，以CO、烯烴類氣體為判斷自燃發(fā)火階段和程度的標(biāo)準(zhǔn)性氣體，輔以空氣溫度指標(biāo)和空氣氣味、水霧等表象類特征對(duì)火災(zāi)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

4.?結(jié)語

?N1-1502工作面實(shí)施“110工法”?以來，采取了有針對(duì)性的措施保證了工作面安全生產(chǎn)，通過總結(jié)N1-1502工作面“110工法”安全開采技術(shù)，為其他工作面實(shí)施“110工法”積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，我礦采用沿空留巷新技術(shù)后，將有效的緩解采掘接續(xù)緊張關(guān)系，對(duì)延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限、改善安全生產(chǎn)條件具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

【1】?《N1-1502工作面110工法關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用設(shè)計(jì)方案》北京中礦創(chuàng)新聯(lián)盟環(huán)境科學(xué)研究院

【2】?《薄煤層無煤柱開采技術(shù)探討》中國(guó)科技縱橫，2014（9）.

【3】?《檸條塔煤礦110工法采空區(qū)漏風(fēng)規(guī)律及防治對(duì)策》煤炭科技，2018（2）.

作者簡(jiǎn)介：譚洪軍（1986-）,男，工程師，2011年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)在曉南礦地測(cè)大隊(duì)擔(dān)任技術(shù)員職務(wù)。聯(lián)系電話：15898051027。

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