综放工作面安全生产技术.pdf

适用技术 综放工作面安全生产技术 华北矿业高等专科学校 康怀宇 赵玉岐 摘 要 经过10多年的放顶煤综采实践,较好地解决了放顶煤工作面的瓦斯、 火 灾和粉尘的治理问题,使该技术逐渐走向成熟,并从中获得了巨大的经济效益。 关键词 放顶煤 冒放性 瓦斯 火灾 1 综采放顶煤技术的发展 厚煤层开采中,我国已广泛采用综采放 顶煤技术。 它不仅给煤矿带来效益,也使综 放工作面的单产达到了年产200～300万t 的高水平。 该项技术在我国经历了15年的发展过 程。 在这期间,与顶板条件相适应的支架类 型得到了发展。 与具体工作面相协调的支架 吨位和类型,以及支架与输送机、采煤机之 间的匹配关系得以确定。 此外,注重及时跟 机移架和尽量做擦顶带压移架的工作方式 也是重要的技术保证。 实际工作的许多经验 都影响到支架的设计和制造,为了防止大量 的煤尘飞扬,放煤口都改为较低的位置;为 了移架方便,支架的前探梁也做了许多改 进。 同时,对工作面的端头支护也设计了适 应输送机机头尺寸的专用支架。 但支架的设 计和改进工作仍面临许多困难课题。 对综放 工作面的回采率问题,过去曾有过许多疑 问,但多年的实践证明,在严格执行工艺设 计的工作面,其回采率一般都可以达到设计 要求,而且比分层开采时要好一些。 有些矿 井的煤冒放性不好造成回采率偏低,这种工 作面的放煤工艺正在研究之中。 所以,对冒 放性不好的工作面采用综放技术时,应慎重 考虑。 尤其是在放煤或堵口时,可能不得不 进行放炮作业,这会给安全管理工作带来新 的问题。 2 综放开采的瓦斯治理 由于采用综采放顶煤技术,工作面的瓦 斯治理问题变得突出和严峻起来。 实践证 明,放顶煤工作面的相对瓦斯涌出量比分层 开采工作面小,但由于工作面产量很大,绝 对瓦斯涌出量与分层开采工作面相比有明 显的增加。 在低瓦斯工作面,采用正常的通 风方式并注意适当地调节风量,瓦斯治理并 不很困难。 但对高瓦斯工作面来说,问题就 复杂多了,依靠工作面的正常通风解决不了 工作面内局部地点的瓦斯超限问题。 成功的 经验是在距工作面回风巷的法线距离为工 作面长度13左右的位置上,在靠近顶板的 煤层中,开设一条专用的排瓦斯巷道。 该巷 道的设计风量应保证该巷道内的瓦斯浓度 不超过1。 一般情况下,该巷道的风量维持 在工作面风量的13左右。 由于工作面风量 的增加受到多种因素的制约,所以在有些高 瓦斯工作面的顶板巷道中的瓦斯浓度就很 高。 降低该巷道中的瓦斯浓度,可以在巷道 靠近工作面冒落区的附近与回风巷道的第 一个联络眼以内设风窗,在风窗上安装骨架 风筒,将巷道内的高浓度瓦斯引排到与新鲜 风流交汇的地方,以保证该巷道内的瓦斯浓 35 1998年第2期总第30期 煤 矿 开 采 1998年6月 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 度在 煤矿安全规程 的允许范围内。 另外, 采用边采边抽放瓦斯的方法也是行之有效 的措施。 采用放顶煤技术的高瓦斯工作面,在开 采之前最好先进行瓦斯抽放。 它可以大大减 小工作面开采时的瓦斯涌出量,对保证放顶 煤工作面的安全生产意义重大。 采用放顶煤 技术开采有煤与瓦斯突出危险或威胁的煤 层,在目前的技术条件下,必须在开采前消 除其突出的危险性。 行之有效的措施是开采 保护层,在没有保护层可采的条件下预先开 采上分层,也是可供选择的方案。 3 综放面煤炭自然发火的防治 厚煤层开采的防火问题本来就比较难 于解决,再加上放顶煤开采生产比较集中, 推进速度相对较慢,发火问题严重地威胁着 放顶煤工作面的安全生产。 针对放顶煤工作 面的特殊条件,治理自然发火的措施应更全 面一些。 除最大限度地消除漏风和开采巷道 的支护与布置有利于防火外,使工作面有一 个适当的推进速度也是重要的措施之一。 影 响放顶煤工作面推进速度的因素很多,包括 设备配套、设备选型、自然条件、人员素质 和管理水平等,此外工艺的设计与实现也是 非常重要的。 工作面不能正规循环作业,不 仅效率低,还会受到发火封面的威胁。 大多 数有综采放顶煤工作面的矿井都配有制氮、 注氮设备。 在注氮设计中,科学地确定埋管 长度和注氮量是一个非常重要的问题。 一些 矿井在黄泥灌浆的同时加入一些化学物质, 以便提高防火性能。 目前,国内有人正在探 讨将灌浆、 注氮和惰气泡沫结合起来防火的 可行性。 这种方法的机理,是通过浮煤的表 面有黄泥包裹、 煤堆的缝隙和采空区中充满 氮气和惰气泡沫,封堵了所有可能的漏风通 道和挤出氧气来防止自然发火。 在目前的放 顶煤设计中,实际上可以保证工作面在生产 过程中尽管受到自然发火的威胁,但没有自 然发火的危险。 工作面附近的自然火灾,大 多数是煤巷的巷顶或巷壁着火。 这种火灾不 是放顶煤工作面特有的,但在放顶煤工作面 中却占有很大比重。 由于巷道顶部风速小, 火灾的指示气体长时间地流动在巷道顶部, 不容易捕捉到,早期发现这种火灾是困难 的。 个别矿区曾出现在回风侧用现代化测试 仪器检测不到CO气体,而却多次发生明火 燃烧的例子。 目前可以采用壁内注浆的方法 来预防或扑灭这类火灾。 所注浆体种类较 多,常见的有凝胶、 高水材料、 泡沫水泥等。 4 综放开采粉尘防治措施 尽管放顶煤支架的放煤方式多采用低 位放煤,但放顶煤工作面的粉尘问题仍较严 重,常常超过国家或行业的粉尘控制标准。 目前采用的防治措施有煤体注水、采煤机 内外喷雾、液压支架移架自动喷雾、放煤口 放煤自动喷雾等。 在工作面中,放煤和落煤 期间每隔10至20架支架设置一道水幕清洗 风流,进风口和回风口也都设有几道水幕。 为了增加防尘效果,许多矿井使用了化学降 尘剂,脉动注水试验也在一些矿井展开。 综采放顶煤工作面的安全措施虽有待 于进一步研究和加强,但毫无疑问,我国综 采放顶煤技术正在走向成熟,放顶煤工作面 的安全生产是有保障的。 作者简介 康怀宇, 1956年生,副教授。1982年毕业 于阜新矿业学院,一直从事煤矿安全的教学和科研工作。 曾发表论文多篇。 通讯地址河北省三河市燕郊学院路。 邮 编101601 收稿日期19971127;责任编辑崔德仁 45 1998年第2期总第30期 煤 矿 开 采 1998年6月 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.