2604工作面上下巷是车集煤矿首次采用无煤柱沿空掘进施工的巷道,巷道掘进期间瓦斯主要来自迎头和采空区两个方向,由于工作面前方老硐室较多,很容易产生瓦斯事故。根据2604上下巷自身的瓦斯灾害特点,在两个“四位一体”综合防突措施的基础上提出了“抽、排、压、堵”四字方针,为2604工作面无煤柱沿空掘巷提供了技术支撑。
主要创新点:
1、针对2604工作面无煤柱沿空掘进期间,瓦斯主要来自迎头和回采侧的特点,完善了2604上下巷瓦斯防突措施流程形成“六位一体”防突措施,优化钻孔设计,将大部分钻孔布置在回采侧,在满足工程施工需要的条件下减少钻孔施工数量,施工过程中坚持保留不小于10m的地质超前探孔,用超前探孔探清前方地质构造。
2、使用fluent软件模拟风筒风速为6m/s和15m/s,瓦斯涌出初速度为50m/s,涌出时间为0.2s情况下的瓦斯气体团运移扩散情况(附图1,附图2),得出在相同的瓦斯涌出量条件下,新鲜风流风速越大,即风量越大,巷道内瓦斯浓度峰值降低到安全浓度所需的时间也越短。因此在工作面上下巷车场风门外安装2台型号为fbdno6.0/2×18.5kw的局部通风机,将工作面风量提高至320m³/min。
3、掘进工作面迎头孔内瓦斯浓度超过40%时及时施工浅孔抽放;同时在沿空侧施工高位裂隙钻孔抽放紧邻工作面的采空区瓦斯,每组高位裂隙布置1~4个钻孔,开孔间距0.5-1m ,施工钻孔结束后及时封孔、连孔成组,并与抽采主管路对接联抽。沿空侧局部未垮落严实地段喷填高分子泡沫填充材料进行填堵,防止采空区顶板异常垮落引起采空区瓦斯突然溢出至工作面。
4、对瓦斯监控系统,分析不同工序(包括割煤、支护、检修)下所对应的瓦斯监控曲线,若监控曲线发生大的波动,表明掘进工作面瓦斯出现异常。
5、为防止掘进工作面瓦斯集聚,减少向采空区漏风量降低采空区氧含量,避免工作面和采空区瓦斯爆炸,抽放管延接时,及时铺设防静电装置,同时接地扁铁应紧贴抽放管路,距离不得大于100mm。
6、安装水袋棚,以水为消焰抑爆剂。水袋棚是以柔性水袋作为盛水容器。受爆炸冲击波冲击时,迎风侧吊环从挂钩上脱落,水袋中的水顺势往脱钩侧瀑泻下来,被冲击波扩散成水雾,起到扑灭爆炸火焰的作用。该技术的应用成为2604上下巷防止瓦斯爆炸事故范围扩大的最后一道屏障。
效益评价:通过应用这些技术、采取积极有效的措施,2604工作面已于2018年元月11日安全贯通,巷道全长2645m;有效避免了掘进期间瓦斯超限事故的发生;并通过总结形成了一套无煤柱沿空掘巷瓦斯综合治理技术,取得了巨大的安全效益和社会效益;该技术可以在条件类似的矿井借鉴推广。(永煤公司技术信息中心供稿)