高瓦斯工作面Y型通风方式下的沿空留巷支护技术研究

作者:未知

  摘 要:某矿属于高瓦斯矿井,试验沿空留巷的Y型通风方式,采用锚索、单体柱加强沿空留巷的支护,并结合顶板爆破卸压减少巷道矿压,通过工作面回采期间的观测发现:该方法有效的解决了巷道变形的问题,并且工作面回采期间瓦斯正常,未出现瓦斯超限报警现象,保证了矿井的安全生产。
  关键词:Y型通风;沿空留巷;瓦斯;支护;安全
  为井下作业人员提供新鲜空气,是整个煤矿当中的关键环节,所以应该加工作面通风系方式的优化,从设计上改变通风系统存在的问题,提高矿井通风系统的稳定性和可靠性,从而整体提高矿井的安全系数。同时矿井应该加强通风系统的管理,做好矿井通风系统的简化工作,优化矿井通风系统。该矿井综采工作面采用U型通风方式,在回采期间上隅角瓦斯偏高,甚至出现瓦斯超限报警,为了解决回采期间瓦斯大的难题,该矿对其它矿井进行调研,学习瓦斯治理手段,总结本矿瓦斯治理经验,结合矿井的现有情况,在工作面试验Y型通风方式,解决瓦斯治理难题。
  1 工作面该矿
  某矿属于高瓦斯矿井,主采3#煤层,煤层厚度3.6m-4.5m,煤层平均厚度4.2m;煤层倾角2°-7°,平均倾角5°;煤层煤质偏软,煤层结构简单;实测煤体瓦斯含量6m3/t-9m3/t,工作面切眼长191m,走向长度1300m,该工作面原通风方式为双U型,工作面配风量4300m3/min,工作面回采期间上隅角瓦斯偏大,回采期间瓦斯经常达到0.7%,甚至出现瓦斯报警现象。通过调研其它矿井的瓦斯治理模式,并与矿井的具体情况结合,在工作面试验Y型通风,解决工作面回采期间瓦斯大的难题。
  2 Y型通风
  工作面采用双U型通风方式时,工作面配风量4300m3/min时,瓦斯浓度最大可达0.96%,回风瓦斯浓度基本在0.7%以上,限制了矿井的正常生产。为此矿井将工作面U型通風方式调整为“两进一回”Y型通风,工作面通过胶带运输巷和辅助进风巷进风,通过沿空留巷回风。
  3 沿空留巷管理
  工作面采用Y型通风方式后,沿空留巷作为工作面回风,应加强管理,加强支护,减小巷道变形。
  3.1 顶板爆破卸压
  该工作面直接顶板为泥岩,厚度6m左右,老顶为粉砂岩,厚度13m左右。该工作面通过顶板爆破卸压的方法在沿空留巷上部爆破,将顶板通过爆破断裂分开,减少顶板对沿空留巷的集中应力,减小沿空留巷形变。
  通过对其它矿井的调研,确定顶板的切顶高度为20m。为了爆破期间方便合理装药,炮眼施工倾角为60°,施工单排炮眼,孔间距2m,在顶板施工炮眼,炮眼深度23m,装药长度13m,炮泥长度10m,将顶板进行预裂,减少顶板整体对沿空留巷的效应。通过爆破断顶卸压后,沿空留巷上部形成倒台阶状的悬臂梁,从而减小巷道的维护工作。
  3.2 锚索加强支护
  为了保证沿空留巷顶板的稳定性,防止由于爆破造成直接顶破碎引起的支护强度减弱,在顶板爆破断顶前需对巷道进行加强支护。在巷道内每2m施工一根锚索,锚索长度6.3m,承载应力不低于600kN。
  3.3 单体柱补强支护
  本次单体柱补强支护共分两种,一种超前工作面的补强支护,一种滞后工作面的补强支护。
  根据对该工作面矿压分析,在超前工作面50m范围内施工两排单体柱,单体柱间距1m,并结合π型钢梁支护。
  在工作面推过的沿空留巷内每间隔1m施工一根单体柱,单体柱尽可能补强在锚索托盘处,以增加支护强度。为防止巷道变形造成点柱倾倒,给点柱穿铁鞋。点柱间用绳索进行联锁,防止单体柱出现侧倒伤人现象。
  4 沿空留巷支护效果
  该工作面施工的联络巷间距为130m,服务工作面时间较短,且采用顶板爆破卸压的方式减少矿山压力对沿空留巷的影响,并采用锚索和点柱对巷道进行加强支护工作。当工作面顶板垮落后,工作的应力重新分布,顶板爆破卸压技术将大面积对沿空留巷的作用力分解,致使沿空留巷受到的压力变小,但是工作面仍然受矿山压力影响,为此加强支护,减少巷道变形,保证工作面回风巷道通风断面,保障工作面通风系统的稳定。
  5 瓦斯治理效果
  工作面通风方式由双U型号通风系统调整为Y型通风系统,工作面风量降低为3100m3/min,其中胶带运输巷的风量为2500m3/min,辅助运输巷的风量为600m3/min,工作面正常回采期间,回风巷的瓦斯浓度保持在0.5%左右,未发生瓦斯超限报警现象。在后期对Y型通风系统的不断完善,以及简化工作面的通风系统,将工作面的风量降低至2300m3/min,工作面瓦斯无较大变化,工作面可以正常生产,未发生瓦斯超限等问题。
  6 总结
  工作面通风方式调整为Y型通风后,需保证回风系统的畅通,为此采取了顶板爆破卸压、锚索加强支护和单体柱补强支护的方式,有效的减小了沿空留巷的形变,保证工作面回风系统的通常,进而保证了通风系统的可靠。
  通风管理工作作为矿井安全保证的基础工作,应该力争“走出去,引进来”,学习好的瓦斯治理经验,并结合矿井的瓦斯治理模式,有效结合。通风管理部门应该对瓦斯治理工作提前布局,不可等工作面回采后发现瓦斯大再治理,往往限制了瓦斯治理手段的实施,且不能保证安全。矿井通风管理部门从工作面的设计阶段需充分重视瓦斯治理工作,考虑瓦斯治理方法,在巷道断面的设计、巷道维护、工作面的圈成时间等方面充分考虑,形成一套完善的、可靠的、有效的瓦斯治理方法。
  作者简介:
  白树源(1975- ),男,山西省灵石县人,工程师,研究方向:采矿安全方向。
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