5110工作面“一通三防”与安全监控.pdf

2023 年第 8 期2023 年 8 月近些年来，煤矿通风安全事故时有发生，给煤矿企业带来人员伤亡和财产损失。随着进入到深部开采时代，煤矿开采的难度增加，煤矿各种灾害的发生频率有增大的趋势。为了预防煤矿安全事故，应该做好煤矿“一通三防”工作1-3。本文结合 A 矿 5110 工作面的具体情况，分析了工作面“一通三防”与安全监控。1煤矿通风基本情况1.1工作面需风量工作面采用 U 型通风方式，上行通风。新鲜风流路径：地面主斜井行人斜巷辅运大巷51101 进风巷5110 工作面。污风流路径：5110 工作面51102 巷51102 巷回风绕道回风大巷总回风巷回风斜井地面。工作面的实际需风量应按瓦斯涌出量、CO2涌出量、爆破后有害气体产生量、工作面气象条件和人员需风量等规定分别进行计算，取其最大值。另外，计算时还需加上煤矿用防爆型柴油动力装置机车的需风量，并且符合最低、最高允许风速要求4-6。经以上计算和验算可知，5110 工作面正常回采期间所需风量为 1 103.4 m3/min，取整数 1 103 m3/min。工作面实际配风量不得低于 1 150 m3/min。1.2瓦斯情况5110 工作面采用 U 型通风方式平行布置，51101巷为进风巷，51102 巷为回风巷。工作面回采期间，严格按月度配风计划配风。根据 2020 年度矿井瓦斯等级鉴定报告，该矿井鉴定结果为低瓦斯矿井。矿井绝对瓦斯涌出量为 4.38 m3/min，相对瓦斯涌出量为 1.70 m3/t；采面最大绝对瓦斯涌出量为 0.96 m3/min，相对瓦斯涌出量为 0.44 m3/t。5110 工作面瓦斯来源分析：在工作面采动过程中由煤体释放；采空区遗煤、巷道周围释放；受气候环境影响，井上下压差发生变化，也是影响采空区瓦斯涌出量的一个因素；过地质构造带，有瓦斯涌出。2煤矿防尘措施2.1工作面防尘系统防尘管路系统：地面高山水池有 2 个，每个容量300 m3，并安设有过滤装置，水质符合 煤矿安全规程 规定。供水路线为地面高山水池副斜井井底车场辅运大巷51101 巷51102 巷5110 工作面；51101 巷、51102 巷各铺设 1 趟 DN100 洒水管路，供各转载点，净化水幕，采煤机内、外喷雾，工作面架间喷雾和设备冷却水使用。5110 工作面进回风巷、转载点等处都必须敷设防收稿日期：2022-11-15作者简介：钮卫平袁 1970 年生袁 男袁 山西太原人袁 工程师袁 主要从事煤矿安全方面的研究遥5110 工作面“一通三防”与安全监控钮卫平（太原东山煤电集团有限公司，山西 太原 030043）摘要：通风安全对于煤矿安全生产有着十分重要的意义遥 结合 A 矿 5110 工作面的具体情况袁 分析了工作面 野一通三防冶 工作的开展情况和安全监控布置情况遥 对于 野一通三防冶 工作袁 要重点做好煤矿通风尧 防尘和防火工作遥 此次研究可以为煤矿 野一通三防冶 工作的开展提供一定的参考遥关键词：煤矿曰 通风安全曰野一通三防冶曰 安全监控中图分类号：TD7文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0162-03One Ventilation and Three Preventions and Safety Monitoring of5110 Working FaceNIU Weiping(Taiyuan Dongshan Coal and Electricity Group Co.,Ltd.,Taiyuan 030043,Shanxi,China)Abstract:Ventilation safety is of great significance to coal mine safety production.Combined with the specific situation of the5110 working face of A Mine,the development of one ventilation and three preventions and the arrangement of safetymonitoring were analyzed.For the work of one ventilation and three preventions,it is necessary to focus on venilation,dustprevention work and fire prevention work in coal mines.The study can provide certain reference for the development of oneventilation and three preventions in coal mines.Key words:coal mine;ventilation safety;one ventilation and three preventions;safety monitoring（总第 215 期）实践运用1622023 年 8 月2023 年第 8 期尘供水管路，巷道间距小于 50 m 的联络巷可以不敷设防尘供水管路，但必须有同距离的高压胶管。51101 巷口 20 m 范围内安装 WDLSGLQ-70 型水质过滤器 1 台。工作面防尘管路末端安装压力表 2 块。51101 巷设备列车设置 2 台喷雾泵站，1 台使用，1 台备用。工作面选用 BPW 320/16 型喷雾泵站，设置在运输巷设备列车上。51102 巷安设粉尘传感器并进行监测。2.2煤层注水根据鉴定结果，该矿 5#煤层有煤尘爆炸性，自燃倾向性等级为类，自燃倾向性为自燃。煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最基本、最有效的措施。设计采用长钻孔煤层注水方式，共设计钻孔 74 个，钻孔方向平行于工作面倾向，钻孔沿煤层均匀布置7-9。注水钻孔参数：钻孔直径 65 mm；钻孔角度与工作面倾向方向平行，仰角 0毅；长孔注水的孔长不能小于待注水工作面倾向长度的 2/3，工作面分为 2 段，段倾向长 123.5 m，段倾向长 163.5 m，钻孔深度取段82 m、段 109 m。钻孔距底板 1.5 m，第一个钻孔距工作面 50 m，后每隔 20 m 施工一个钻孔。当地质条件变化或现场布置钻孔有困难时，可适当加大或缩小孔距，终孔距停采线 14 m。由于该采面煤层注水是静压注水，封孔深度不得小于 3 m，封孔材料用高压胶管和水泥砂浆，胶管外露长度不得大于 0.3 m。钻孔注水采用静压注水，注水压力为 23 MPa，超前注水不超过工作面 100 m。单个钻孔达到设计注水量时，在预定的湿润范围内煤帮均匀出现“出汗”现象后，取煤样化验煤层水分，当全水分达到 4.0%以上时停止注水。3煤矿防灭火措施分析3.1防灭火设施布置在带式输送机机头、设备列车、临时油脂存放点、3 台以上的电器设备上风侧 5 m 范围内，配备 2 个干粉灭火器、1 个容量不小于 0.2 m3的砂箱（砂必须过筛且无板结现象）、1 把灭火钩、1 把灭火锹、1 个灭火桶、10 个消防沙袋；在工作面液压支架两前立柱中间，每隔 10 架放置 1 个干粉灭火器；检修班在检修采煤机期间在机身侧放置 2 个干粉灭火器。加强 5110 工作面上下端头及工作面浮煤清理，限制采空区进风，保持正常的推进速度。工作面推进不正常导致工作面两端头温度升高和 CO 浓度增大时，首先采用阻化剂泵喷洒阻化剂进行防火，也可利用工作面的黄泥灌浆系统喷射黄泥进行防火。在运输顺槽口2 m、回风顺槽距回风口 5 m 处设置防火门，遇到火情时根据需要及时隔断风流。加强对压风管路的管理，5110运输顺槽、5110 回风顺槽风管距工作面不大于50 m，保持压风管路通畅，严禁无计划停风；每隔 50 m设置 1 个三通阀门。3.2防灭火系统根据鉴定，5#煤层有煤尘爆炸性，自燃倾向性等级为类，自燃倾向性为自燃，煤的吸氧量为 0.57 cm3/g，自然发火期为 83 d。5110 工作面采取喷洒阻化剂、注氮、黄泥灌浆等综合防灭火措施10-12。3.2.1阻化剂喷洒工艺采用 BZ-24-2 型阻化剂喷射泵，安装于 51101 巷设备列车后，并配置 1 个配液箱。配制溶液时，将工业 CaCl2倒入配液箱内，用巷道内静压供水水管按所需比例加水，配制成溶液并搅拌均匀，用阻化剂喷射泵将溶液利用椎25 mm 高压胶管压至工作面，工作面每隔1015 台液压支架安装 1 个三通、接 1 个截止阀，与椎10 mm 胶管和喷枪相连。正常回采期间每割 2 刀煤喷洒 1 次，溶液质量分数控制在 15%20%之间，安排在工作面放顶后进行；如遇停产、过断层、收尾等情况，必须对采空区加大喷洒量，阻化剂溶液质量分数不得小于 20%，喷洒溶液量为正常生产时的 1.3 倍。经过计算，采煤工作面一次喷洒阻化剂的溶液量为 4.68 m3。阻化剂喷洒系统工艺流程如图 1 所示。1供水管路；2三通及阀门；3配液箱；4阻化剂喷射泵；5压力表；6高压胶管；7喷枪。图 1阻化剂喷洒系统工艺流程图3.2.2注氮防灭火采用 DTJY-400/0.8 型井下移动式制氮设备。结合井下现状，将制氮设备安装于 103 运输巷。钢管选用DN100 管，敷设 1 路，沿 103 运输巷、联巷、上仓皮带巷、胶运大巷、51101 巷，直至 5110 工作面。工作面正常生产时，实施开放式注氮。通过监测，发现有火灾隐患影响到工作面正常生产时，实施封闭式注氮。工作面正常回采期间，检修班实施间断性注氮。煤矿生产工艺为 5#，8#煤层配采，交替生产、注氮，每天早班为一个工作面注氮。选用埋管方式注氮。在 51101 进风巷敷设 1 趟DN100 管路至转载机自移机尾，后配合椎51 mm 高压胶管、DN50 钢管 2 趟预埋至采空区（钢管与胶管连接三通及放空阀门）。其中，第一趟管路释放口布置在距离采空区 30 m 处，第二趟管路释放口布置在距离采空区 60 m 处，同时向采空区注氮。3.2.3井下移动灌浆系统采用 ZHJ-130/1.2 型移动式黄泥灌浆系统，根据巷道标高，安装于 51101 巷设备列车上。生产推进后，根1265473工作面采空区钮卫平：5110 工作面“一通三防”与安全监控1632023 年第 8 期2023 年 8 月据巷道标高，在灌浆前沿工作面铺设管路至较高一侧进行灌浆。管路选择 DN50 无缝钢管配合椎51 mm 高压胶管。高压胶管一端与黄泥灌浆泵出浆口连接，另一端与无缝钢管连接，将无缝钢管沿 51101 巷排水管下方铺设至工作面超前支护处，连接高压胶管至后运输机附近，再连接无缝钢管预埋至采空区。5110 工作面采用采后灌浆和有着火迹象时灌浆两种方式。正常生产时，随着工作面的推进，用液压支架逐渐牵引无缝钢管或铠装胶管。当回采结束并封闭采空区后，通过 51101 巷、51102 巷永久密闭留设的注浆孔，将泥浆送入采空区。灌浆前、后要严密观测采空区涌水量情况，根据现场情况，采取合适的疏水措施，将水引流至就近的水仓，通过水泵输入排水管路，进入井下水仓。4煤矿安全监控4.1矿井安全监控系统利用现有的 KJ95X 型矿用安全监控系统，实时监测 5110 工作面、上隅角和回风流的 CH4，CO，O2体积分数及温度等参数。5110 工作面布置监控分站 3 台（15#，16#和 17#）、甲烷传感器 8 台、智能断电器 2 台（其中 1 台为机载甲烷报警断电仪）、一氧化碳传感器 4 台、温度传感器1 台、烟雾传感器 2 台、氧气传感器 2 台、风门传感器4 组、粉尘传感器 1 台、风速传感器 1 台、远程控制开关（断电器）2 台（其中 1 台在 5#采区变电所），监控电缆约 2 500 m。监控设备必须实现瓦斯、电和故障闭锁功能，各类传感器必须按照行业标准悬挂并设置标志牌。监控系统设备的悬挂位置设置如下：在 51101 巷口安设瓦斯监控分站 1 台，51102 巷口安设瓦斯监控分站 2 台；甲烷传感器 T0 设置在工作面上隅角，甲烷传感器 T1 设置在回采工作面回风顺槽内，距切眼不大于10 m 处，甲烷传感器 T2 设置在回采工作面回风顺槽煤柱巷巷口 10 m 处，甲烷传感器 T3 设置在回采工作面回风顺槽回风流距回风巷 1015 m 处，51102 巷绞车开关前 15 m 处设置甲烷传感器 1 台；传感器不得安装在淋水处和坠物的下方。4.2束管监测系统利用现有的 JSG 8 型矿井火灾束管监测系统，每周对井下 O2，N2，CO，CH4，C2H2，C2H4，C2H6，CO28 种气体通过井下布设的束管管路和抽样点进行化验和分析。根据山西省煤炭工业厅综合测试中心提交的“5#煤层煤样最短自然发火期实验报告”的实验结果可以看出，CO 出现得最早，贯穿于整个氧化过程，其次是C2H4，其对应温度超过 100，表征已经进入加速氧化阶段。根据 5102 采空区“三带”划分，采空区距工作面 12.749.1 m 为氧化升温带，距离工作面超过 49.1 m后，O2体积分数降低至 5.0%，为窒息带。氧化升温带为自然发火的主要区域，因此，测点重点布置在 12.749.1 m 区域内，进行检测化验分析。采空区测点随工作面推进埋入采空区。采空区布置 4 个测点，分别沿 51101 巷、51102 巷各布置 2 个测点。第一个测点布置在 12.731.0 m 范围内，第二个测点布置在 31.049.1 m 范围内。采空区 2 个测点间隔定为 18.2 m，采用迈步方式布设，第一个测点埋入采空区18.2 m 后，布设第二个测点。当第一个测点埋入采空区49.1 m（或 O2体积分数低于 5%）后，断开第一个测点，重新布置采样探头于 12.7 m 处，以此类推。埋入采空区的束管要用 DN25DN50 的钢管加以保护；工作面上、下隅角各 1 个测点，随工作面开采而移动；51101 进风巷、51102 回风巷距上下隅角 50 m 处各设置1 个测点，随工作面开采而移动；有着火迹象的需人工利用气囊进行不定期取样。气样采集后 12 h 内必须送至气样分析室进行数据分析。5结束语结合 A 矿 5110 工作面的具体情况，分析了回采过程中“一通三防”工作的开展情况，重点介绍了通风情况、防尘和防火措施。最后介绍了生产过程中如何对重要的气体指标进行监测。此次研究可以为煤矿的安全生产提供一定的参考。参考文献：1王大帅.麦捷煤业一通三防工作的经验总结及完善 J.能源与节能，2022(8)：160-162.2常杉杉.煤矿“一通三防”技术实施要点及未来发展初探 J.矿业装备，2022(4)：120-121.3于凯，周宁.煤矿开采中的“一通三防”安全措施研究 J.现代工业经济和信息化，2022，12(7)：316-317.4王彩.煤矿“一通三防”技术实施要点及未来发展研究 J.矿业装备，2022(3)：126-127.5陈伟伟.“一通三防”在煤矿应用中的问题及解决措施 J.矿业装备，2022(3)：141-143.6董浩.麦捷煤业 150503 综放工作面一通三防设计 J.能源与节能，2022(4)：191-193.7靳彦祥.新形势下煤矿“一通三防”技术的应用与创新 J.当代化工研究，2022(5)：60-62.8刘锋涛，谭洪森.“一通三防”技术在煤矿安全生产中的应用研究 J.内蒙古煤炭经济，2021(17)：106-107.9王正.抓好“一通三防”全面提高矿井瓦斯治理水平 J.当代化工研究，2021(16)：102-103.10张伟.煤矿“一通三防”安全管理方法 J.当代化工研究，2021(16)：167-168.11卫锦龙.煤矿“一通三防”潜在问题及其解决措施分析 J.矿业装备，2021(4)：180-181.12王献计.“一通三防”技术在低瓦斯煤矿的应用 J.当代化工研究，2021(14)：73-74.（编辑：刘晓芳）164