２０１４年第３期 Ｎｏ．３ ２０１４ 煤 炭 科 技 ９１ Ｃ０ＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＭＡＧＡＺＩＮＥ 文章编号：１００８—３７３１（２０１４）０３—００９１—０３ 夏阔坦煤矿采空区火害、瓦斯综合防治技术 刘卫忠 （库车县夏阔坦矿业开发有限责任公司，库车８４２０００） 摘要：针对夏阔坦煤矿１００７综放工作面大量ＣＨ 和ＣＯ涌出的情况，设计并实施了采空区注 氮、平行升压系统、高位钻孔抽放和邻近采空区卸压抽放等技术，将回采工作面的ＣＯ和ＣＨ 同 时治理。应用实践表明，综合防治技术有效地防治了１００７工作面采空区及邻近采空区有毒有 害气体的涌出，为煤矿安全开采提供了保障。 关键词：平行升压；高位钻孔；卸压抽放；升压值；压能差 中图分类号：ＴＤ５２ 文献标志码：Ｂ １ 矿井概况 夏阔坦煤矿位于库车县境内，矿井开拓系 产生火花，容易发生瓦斯燃烧和爆炸事故。 ２０１３年４月初，１００７工作面推进约６０ ｍ时，采 统采用斜井开拓，全矿井划分为一个采区。矿井当 前主采下 。煤，上部为下 煤层采空区，工作面采用 综采放顶煤回采工艺，开采高度３．５—６．５ ｉｎ，采放 比１：１；矿井绝对瓦斯涌出量为６６．８ ｍ ／ｍｉｎ，属于高 空区存在大面积悬顶，当顶板大面积冒落时，采空区 的ＣＨ 和ＣＯ瞬时大量涌出，工作面上隅角处有黄色 浓烟逸出，上隅角瓦斯传感器浓度瞬间最高达２． ２％；上隅角ＣＯ传感器浓度显示１００ Ｘ １０～，回风流 瓦斯矿井；下 、下 。煤自然发火倾向性自燃等级皆 属于自燃煤层，各煤层煤尘均具有爆炸危险性。 为４７×１０一。分析认为，１００７工作面出现高浓度ＣＯ 和ＣＨ 的原因，是由于采空区老顶大面积垮落，岩层 间滑动、破坏粘结，冒落裂隙沟通了下 煤采空区火 区及１００７工作面采空区深部瓦斯被压挤出所致。 ２问题的提出 夏阔坦煤矿下 煤层已大部分被采空或蹬空 （房柱式开采），下 煤层系统被封闭，但裂隙与地表 相通，普遍存在地表漏风现象。通过物探钻探发现， 现开采的下 。煤开采区域上部下 煤采空区存在多 处较大范围内的自燃隐患火区。 ３综合防治技术方案的确定 ３．１火害防治方案 采用区段平行升压技术，即将要保护的工作区 段各位置点等值升压至高于火区的静压，从而为既 定火区注氮灭火提供动力基础。其特点是依靠气动 力屏蔽并压迫火区火害远离工作区段。区段平行升 续的１００９等综放工作面位于下 煤采空区下方，这 压技术与注氮技术的有机配合，达到以风治火，因其 些工作面采空区将会通过裂隙与下 煤采空区连通， 效果稳定、可靠，工程实施简单，故其特别适用于大 地表漏风将使得火区高温、ＣＯ等有毒有害气体向着 面积火区。 下。。煤采掘工作面泄漏，并将加剧下 煤采空区火区 火势。 ３．２瓦斯防治方案 ３．２．１高位钻孔 由于现已生产的１００７综放工作面和下一个接 工作面顶板除局部含有碳质泥岩伪顶外，无直 接顶，基本顶为细砾砂岩、砂质泥岩，单层厚度超过 ６．５～１２ ｍ，煤层普氏硬度为３．５，属坚硬难冒落顶 板。回采时，采空区容易形成大面积悬顶，造成瓦斯 积聚；当工作面顶板大面积冒落时，岩石撞击、摩擦 走向顶板高位钻场水平长钻孔抽采瓦斯，即在 工作面回风巷沿走向在煤层顶板往采空区上方施工 钻孑Ｌ，抽采采空区裂隙带内的高浓度瓦斯，同时也抽 采上邻近层涌向工作面的瓦斯，减少采空区工作面 的瓦斯。 煤３．２．２卸压抽放 炭科技 ２０１４年第３期 －ｓ——回风巷道断面积，１００７工作面回风巷 面积为１３ ｍ ； 在平行升压系统建立的基础上，向邻近采空区 施工钻孔，利用瓦斯抽放管路对采空区实施定量和 限量的抽放。 风门的阻力，即升压值，取６５０ Ｐａ。 工作面配风量取１ １００ ｍ ／ｍｉｎ，根据上式计算可 ——４火害防治技术方案的实施 ４．１采空区注氮 得，调节窗的面积为０．９ ｍ 。为了进一步提高其均 压效果，可以适度调节风窗的开度，使得风窗的阻力 大于风机的压力，便能达到工作面上压力坡度变缓、 漏风压差变小的良好效果。 在１００９材料巷向外每隔３０ ｍ通过１００９工作面 与１００７５１２作面之间的煤柱，向１００７５１２作面运输巷提 前施工直径为咖１００ ｍｍ的注氮钻孔，通过注氮孑Ｌ向 １００７工作面采空区注氮；同时在１００７材料巷３Ｏ～ ６０ ｍ迈步式埋管注氮，减少上部下 煤火区气体 泄漏。 ４．２平行升压系统 １００７工作面平行升压系统。采用风机一风窗 联合调压，即在１００７工作面进风巷中选择合适地点 安装一台或两台防爆轴流式风机，风机出风方向与 巷道风流方向一致，同时在１００７工作面回风巷中安 设调节风窗。另外，还布设有闭锁风门、风筒等一些 附属设施。 当调压风机产生的压力等于风窗增加的阻力 时，即可做到１００７工作面采场内的风量不变，而两 调压装置中间的风路上风流的压能则被平行提升抬 高，即达到了平行升压之目的。 ４．２．１升压值的确定 １００７工作面升压最大值可用下式计算 △ｈ＝ｈ 一 ： 式中 △ ——ｌ００５综放面最大升压值，Ｐａ； ——与下 煤采空区有联系的主要通风 机中最大风压差值，Ｐａ； ｈ ——１００７工作面至主要通风机风硐的风 压损失值，Ｐａ。 １００７工作面正常回采时的矿井通风总阻力值 ｈ，为１ ０５０ Ｐａ，而１００７工作面至主要通风机间回风 沿程阻力值ｈ 为４００ Ｐａ，现假设下 煤采空区漏风通 道地表处的标高与副斜井井口一致，则有ｈ ＝ｈｆ，ｈ ＝ ｈ 。于是，１００７工作面最大升压值△ｈ（ｈｆ—ｈ ）为 ６５０Ｐａ。 ４．２．２调节窗面积的确定 ｓ ：— Ｑ＋０．７５９ｓ√ 式中Ｊｓ ——调节风窗面积，ｍ ； ９——工作面风量，ｍ３／ｓ； 升压系统实施后，工作面压能变化如图１所示。 ∞ 窒 幽 距离副井口距离（ｍ） 图１ 升压系统实施后各点压能 从图１中可以看出，平行升压系统实施后，１００７ 工作面区段的压力基本呈等值升高，达到了平行升 压的效果，确保了工作面的原有风量，增加了氮气在 采空区的滞留时间。平行升压系统如图２所示。 １０ｏ５运输巷 ｌ ｌ１００／专用回风巷 ＼ Ｉ ｌＩ ／ 调节风窗 均压风机 Ｕ＿／ … Ｊ０１口 ｃ ．Ｕ．－Ｊ ｌＩ ＩＩ １２ｍ １００９材科苍 Ｉ 图２平行升压系统 ５瓦斯防治技术方案的实施 ５．１ 高位抽放瓦斯 结合现场实际，对１００７工作面材料巷高位钻孔 进行了多次优化调整，每隔１５０ ｍ施工一个高位钻 场，钻场内布置１Ｏ个长度不低于１８０ ｍ的高位钻孔， 钻孔成扇形上下两排布置，钻孔终孔在煤层顶板向 上３Ｏ一５０ ｍ之间位置，钻孔直径９５ ｍｍ，抽放效果得 到了很大提高，抽放最高瓦斯浓度达到９０％。 ５．２卸压抽放瓦斯 结合平行升压系统，在１００７专用回风巷向１００５ ２０１４年第３期 Ｎｏ．３ ２０１４ 煤 炭 科 技 ９３ Ｃ０ＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ ＭＡＧＡＺＩＮＥ 文章编号：１００８—３７３１（２０１４）０３—００９３—０３ 张双楼煤矿冲击地压危险采区设计优化 何岗 ，张黎明 （１．徐州矿务集团有限公司生产技术部，江苏徐州２２１００６；２．徐州矿务集团有限公司张双楼煤矿，江苏沛县２２１６１６） 摘要：根据徐矿集团《冲击地压危险采区设计与实施规范》，从采区下山巷道布置、煤层开采 顺序、工作面面长、切眼布置、停采线、煤柱距离、接续顺序等７个方面，对张双楼煤矿一１ ０００ｍ 东一下山冲击地压危险采区设计进行优化，并依据轨道、运输下山两个冲击地压危险巷道掘进 情况对实施效果进行阶段性分析评价。 关键词：冲击地压；危险；设计优化 中图分类号：ＴＤ３２４ 文献标志码：Ｂ 随着采深增加等地质和开采技术条件的变化， 增大。为安全开采煤炭资源，突出设计防冲，从源头 经综合指数法评估，一１ ０００ ｍ东一下山采区地 技术因素影响的冲击地压危险陛指数 ＝０．５３，冲 击地压危险性指数 ＝ｍａｘ｛ ， ：ｌ＝０．８１，具有强 徐矿集团本部矿井部分采区的冲击地压危险性不断 质因素影响的冲击地压危险ｌ生指数ＩＶ， ＝０．８１，开采 上消除或减缓冲击危险，２０１２年２月，徐矿集团制定 下发了《冲击地压危险采区设计与实施规范》（以下 冲击地压危险性，为冲击地压危险采区。 简称《规范》）。张双楼煤矿一１ ０００ ｍ东一下山冲击 地压危险采区根据《规范》，从采区下山巷道布置、煤 层开采顺序、工作面面长、切眼布置、停采线、煤柱距 ２采区设计优化 ２．１下山巷道布置 一离、接续顺序等７个方面，对采区设计进行了优化。 ｌ ０００ ｍ东一下山采区设计布置４条下山巷 １ 基本情况 张双楼煤矿一１ ０００ ｒｎ东一下山采区位于矿井 一道，分别为回风下山、轨道下山、运输下山及行人下 山。为降低冲击地压危险，４条下山巷道平行布置 于７、９煤之间的岩层中，相邻巷道之问水平距离为 ２０ １ＴＩ，轨道下山、回风下山及行人下山层位处于同一 标高，运输下山略高。 １ ０００ ｍ东一下山采区７、９煤层间距为２２．６～ １ ０００ ｍ水平东翼，采区走向长２ ００６ ｍ，倾斜长 ５６０ ｍ，面积约１．１２ ｋｍ ，主采上石炭系山西组７、９ 煤，７煤平均厚４．０ ｍ，９煤平均厚３．４ ｉｎ，资源总量约 ２．２煤层开采顺序 为１ ０８２万ｔ。采区总体为一倾向ＮＮＷ、走向上略有 一起伏的单斜构造，地层倾角１９～２７／２３。，采区内有 ３６．２／３０．１ ｍ。根据地质条件，优先开采７煤作为解 日≥３ ｍ以上断层４条。冲击倾向性鉴定报告表明７ 放层。开采过程的数值模拟分析表明，７煤采空区 煤顶板为无冲击倾向性，９煤顶板为强冲击倾向性， 煤层均为强冲击倾向性。 下方底板不同层位岩体垂直应力降低，越靠近７煤 应力降低越明显。因此，采区内先开采７煤、后开采 采空区ＣＯ等有毒有害气体向工作面大量涌出，保证 了工作面安全开采。 工作面运输巷施工卸压钻孔，每组施工钻孔不小于 ５个，间距大于７０ ｍ，通过专用瓦斯抽放管路进行限 量抽放。同时，采取措施对１００５工作面采空区内的 氧气、温度进行严格监控，监测发现温度上升２℃、 Ｏ 浓度大于１０％时，立即停止卸压抽放。 作者简介：刘卫忠（１９６２一），男，江苏启东人，２００８年毕 业于中国矿业大学采矿工程专业，硕士，库车县夏阔坦 矿业开发有限责任公司高级工程师。 （收稿日期：２０１４—０５—２１） ６结论 综合防治技术有效地减少了地面裂隙的漏风和
