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煤矿防灾减灾与安全开采技术研究-【新闻】石首

发布时间:2021-04-20 12:15:24 阅读: 来源:牙刷厂家

煤矿防灾减灾与安全开采技术研究

神华新疆能源有限责任公司乌东煤矿井田位于准南煤田东南段,距乌鲁木齐市东北部约34km,北距米泉市13km,行政区划属乌鲁木齐市东山区管辖。 乌东煤矿(原铁厂沟煤矿、碱沟煤矿、大洪沟煤矿及小红沟煤矿)是一个联合技术改造项目,隶属于神华新疆能源有限责任公司(以下简称神华新疆公司),矿井设计生产能力6.OOMt/a,它是对神华新疆公司位于乌东矿区的原铁厂沟煤矿、碱沟煤矿、大洪沟煤矿及小红沟煤矿四个生产煤矿,通过整合各煤矿深部煤炭资源和实行深部联合开拓,实现矿井集中出煤、集中排水,改善矿井的安全生产条件,进而实现对四个生产煤矿的联合技术改造和产业升级。 一、火灾防治技术 乌东煤矿开采的急倾斜煤层,均为自燃煤层,自然发火期为3月-6月,开采过程中受到过自燃发火影响。由于综采工作面长度短(一般在30m-50m左右),工作面后方自燃宽度小,通过经验总结和观察,自燃带一般位于工作面后方10-13米的位置,由于综采工作面推进度较快,因此,工作面在回采中本水平的煤不会发生自燃,发火源来自上分层采空区。 急倾斜煤层开采时,顶板岩层向采空区弯曲并伴随有岩层面的向下移动,有时底板岩层也会向采空区凸起并伴随层面下滑,随着采空区的扩大,岩层将产生破裂、垮落,岩层移动稳定后,上覆岩层会出现垮落带、裂隙带和整体移动带,有时底板也会出现整体移动带和裂隙带。同时分段放顶煤开采后,在地面形成巨大的多次沉陷的塌陷坑,塌陷坑周边产生多组间距较大的地表裂隙,这些裂隙最终会与顶板岩层中形成的裂隙相贯通,从而产生大量的漏风供氧通道,为采空区顶板侧遗煤自燃提供了良好的供氧途径,造成采空区顶板侧遗煤自燃,并随放煤过程进入工作面,对工作面构成了严重的发火威胁。 为确保矿井安全生产,乌东煤矿通过20年的探索总结,建立起以地面回填、黄泥灌浆、氮气防灭火、采后及时封闭等为主的综合防灭火措施及监测系统,提高了矿井自燃火灾防治及应急处理能力。 地面回填手段应用于工作面回采的全过程,注浆防灭火手段应用于工作面采后封闭和突发性发火的处理,氮气防灭火应用于工作面超前预防注氮和临时封闭注氮以及其他防灭火手段失效后进行工作面封闭的最后一种手段,采煤工作面回采结束后,及时对工作面进行永久封闭,防治工作面自然发火。 同时,综采工作面回采时要保证工作面有稳定、可靠的风量,控制好主扇对工作面的全负压,以减少风压对采空区的影响。综采工作面在回采过程中,要掌握好工作面推进度和均匀放煤,工作面端头和架后大块要及时进行处理,减少端头和架后向采空区漏风,回风端头尾巷长度从后部刮板输送机算起不超过1米,进风端头要消除尾巷。工作面回风巷要安设一氧化碳传感器和温度传感器,利用矿井安全监测系统进行实时的、连续的监测和监控,发现异常及时查明原因进行处理。 为减少火灾对综采放顶煤工作面生产的影响,提高矿井抗灾能力。根据急倾斜综放面煤层自燃火灾的特点,基于现有防灭火技术、装备情况及矿区特点,在充分体现“预防为主,防治结合”思想的基础上,提出适合于综放面安全开采的综合防灭火思路或应急预案。现场开采实践表明,效果显著,同时也表明,在复杂赋存环境与大段高开采条件下,急倾斜特厚煤层放顶煤开采防灭火工作是有安全保障。 二、瓦斯防治技术 1.传统的瓦斯拦截抽放技术。乌东煤矿属于低瓦斯矿井,但是有些区域已经发现瓦斯异常区。采用在下分层拦截抽放瓦斯的传统方法来解决瓦斯问题,同时进行了采后抽放工作,并取得了较好的效果。 2.工作面架后上方空间瓦斯积聚处理技术。在工作面回风巷施工卸压抽放钻孔对架后空间的积聚瓦斯进行抽放。在工作面回风巷内帮沿煤层走向每隔15m~30m向回采工作面采空区提前施工3个钻孔,孔径llOmm,长度60m的高位走向钻孔抽放采空区裂隙带内的高浓度瓦斯。能很好地解决回采过程中的瓦斯超限问题。 3.源头瓦斯治理技术。通过和科研院所合作治理,对从源头进行立体防治,即提前两年进入下水平进行瓦斯治理,实现资源的本质安全,瓦斯立体防治原理及拓扑结构如上图所示。同时,配备瓦斯监测监控装备及预警系统,实现三级联网和自动监测,如下图所示,在大段高开采下,对瓦斯的有效治理和防灾减灾提供保障。 三、防尘控制 乌东煤矿采取主要进、回风巷和采、掘工作面进回风巷道安装全断面净化风流水幕,皮带巷各个转载点安装喷雾,井上下作业人员按要求佩戴防尘口罩等劳保用品,为防止煤尘堆积,对主要巷道和产尘点安排专人定期进行冲洗。在防尘水中添加GE粉尘抑制剂,增强降尘效果。为了预防有限空间煤尘的积聚诱致煤尘耦合爆炸,除了合理有效控制风量以外,在装药过程中使用水炮泥和黄土配合形式进行封孔,在爆破过程起到了很好的降尘作用。另外,由于爆炸空间有限,所用炸药量较大,爆破产生有害气体积聚极易伤人。爆破时使用隔爆水袋,装上一定数量的含碱成分的水,较好地中和炸药爆炸后酸性气体。乌东煤矿采用煤层注水,在防尘方面取得了很好的效果。 1.降低粉尘浓度,改善职工工作环境。煤层注水软化试验预计粉尘可降低90%,各产尘地点全尘浓度由l3-100mg/m3降低到l.2-6mg/m3,呼吸性粉尘浓度由1.1-10mg/m3降低到0.14-0.8mg/m3。粉尘浓度降低,降低煤尘爆炸的几率。 2.软化煤层。通过对工作面顶煤和夹矸实行超前预注水软化,破坏煤层的节理,使煤体的物理性质发生变化,让煤体脆性减弱,塑性增强,使坚硬顶煤容易冒落,从而达到工作面连续割煤,实现安全高效开采。在前期试验,工作面仍然通过顶煤松动爆破方式,在后期技术成熟后将逐渐取消炸药的使用。 四、水灾或水患防治技术 1.水患灾害源分析。乌东矿区开采的煤层倾角大于45。,煤层开采由浅部向下逐步发展,浅部煤层开采时,塌陷直达地表,如果触及地表水体,就会发生溃水事故。当开采向下一个分段和阶段发展时,采动损害也会沿煤层向上发展,地表水体造成水患的威胁依然存在。造成这种灾害的特点,往往是地下开采形成的裂隙系统使地表水体与地下采空空间贯通,成为其补给源。上方已采采空区和小窑开采的采空区与地表水体贯通,造成生产工作面的“顶水采煤”。为防止地表水在开采过程中造成水患,进行了大量防治水工程。其主要包括:(1)修建地表防护工程,防止采动损害区与水体沟通;(2)修建井下防水工程,防止采空空间聚集的水体向开采空间溃流;(3)井下水体预抽措施;(4)加强对井田范围内小煤窑开采区域的调查,防止小窑积水溃入开采区。但开采过程中的水患曾长期威胁着工作面的安全生产。 从系统科学角度出发,急倾斜特厚煤层综放安全开采是个巨大的系统工程,是一个具有动态性、开放性的复杂巨系统,若要进行采空区水患防治,必须保障系统性安全和采掘接续科学优化与布局的高度上综合考虑,千万不能采取“头痛医头,脚痛医脚”的片面性防治措施。首先应该将架前冒顶和漏顶、大量的有害气体涌出、工作面溃水溃浆等重大安全隐患纳入综合防治体系,必须采取措施对工作面回采范围内井筒老巷进行探查和处理,保障工作面安全生产。第二要堵住地表水流向开采沉陷区的通道;第三要在井下构筑防止采空空间聚集的水体向开采空间溃流的通道,同时在深部水平采取预抽水措施。 2.水患防灾减灾安全开采技术。2010年乌东煤矿西采区(原碱沟煤矿)回采东三采区+590mB3~6综采工作面,根据地质资料说明,工作面回采范围内有历史小窑开采遗留老巷和4处井筒,尤其是在距石门667m处有芦草沟原四号井回采遗留下的老井筒,井筒底部超过工作面目前所在水平,工作面回采至仳需从井筒中部横穿而过,东西两侧各留煤柱,由于资料有限,老巷和井筒内具体情况不明。工作面穿过此井筒老巷时,将面临严重的架前冒顶和漏顶、大量的有害气体涌出、工作面溃水溃浆等重大安全隐患,直接威胁工作面的安全生产,所以必须采取措施对工作面回采范围内井筒老巷进行探查和处理,保障工作面安全生产。为使该工作面安全顺利的通过井筒,乌东煤矿西采区确定使用山东济宁浩珂矿业公司生产的马丽散、罗克休材料提前对井筒内松散煤体进行固化,使井筒内浮煤与井壁原始煤体形成一个整体,确保综采工作面安全通过老井筒。东三采区+590mB3~6综采工作面推进期间没有发生架前跨冒、支架下沉、有害气体涌出等现象。截止10月17日,工作面安全顺利地通过了井筒。 通过马丽散、罗克休新型材料的试用,为下一步东三采区工作面安全顺利的通过其他4个井筒提供了技术保障,验证了材料的可靠性。结合本技术的特点,马丽散、罗克休材料也可用于破碎煤体的加固、高冒区的处理、密闭的堵漏、防治水灾等方面,为矿井安全生产创造有利条件。

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