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1、离柳焦煤集团兑镇煤矿回采工作面开放式漏风治理方案与安全措施山西离柳焦煤集团有限公司太原阁瑞矿山工程技术有限公司二九年六月六日方案编制人员 姓名单 位职称职务李安民山西离柳煤焦集团有限公司高工副总经理马昌明山西离柳煤焦集团有限公司高工副董事长辛立旺山西离柳煤焦集团有限公司高工总经理助理王益青山西离柳煤焦集团有限公司通风处高工处长田殿璞山西离柳煤焦集团有限公司兑镇煤矿高工矿长樊建明山西离柳煤焦集团有限公司兑镇煤矿工程师技术矿长史鹏飞太原阁瑞矿山工程技术有限公司副教授邢玉忠太原阁瑞矿山工程技术有限公司教授系副主任赵益芳太原阁瑞矿山工程技术有限公司教授王 飞太原阁瑞矿山工程技术有限公司副教授王 毅太原
2、阁瑞矿山工程技术有限公司讲师刘赫男太原阁瑞矿山工程技术有限公司讲师卢春雷太原阁瑞矿山工程技术有限公司工程师王跃明太原阁瑞矿山工程技术有限公司高工李金龙太原阁瑞矿山工程技术有限公司工程师宋丽强太原阁瑞矿山工程技术有限公司研究生范红伟太原阁瑞矿山工程技术有限公司研究生目 录一、离柳兑镇煤矿概况51、井田概况52、工作面概况71) 工作面位置及井上下关系72) 煤层83) 煤层顶、底板84) 地质构造83、采煤方法91) 采煤方法与巷道布置92) 采煤工艺103) 工作面顶板控制10二、存在问题12三、治理措施13四、工作面开区均压方案设计151方案设计的原则152方案设计153、均压风机选型计算1
3、64、均压风机的校核计算18五、工作面均压通风安全技术措施20六、二氧化碳的检查与监测221、工作面预防二氧化碳日常检测221) 二氧化碳传感器安设位置及要求222) 人工检测二氧化碳的要求232、矿井监测系统的管理23七、相关规定261、二氧化碳的相关规定262、规程中关于辅助通风机的相关规定282、规程中有关均压的相关规定28一、兑镇煤矿概况1、井田概况山西离柳焦煤集团有限公司兑镇煤矿位于吕梁市孝义市兑镇镇，属吕梁市国营煤矿。矿井始建于1978年，1986年竣工试生产，1988年经山西省煤炭厅组织验收合格投产。矿井设计能力90万吨/年，2004年矿井核定生产能力90万吨/年。井田位于吕梁山
4、区，为侵蚀低山丘陵地貌。井田内主要开采煤层为9、10、11号煤层。其中10号、11号煤层为合并层。9#煤层厚度1.352.01m，平均1.59m，9#煤层大部分已被小煤窑破坏。10#和11#煤层上距9#煤层0.501.80m，煤层厚度6.099.91m，为井田稳定可采煤层。各煤层特征如表1-1所示。表1-1 煤层特征表煤层编号厚度（m）层间距（m）顶板岩性底板岩性91.352.011.590.501.80 0.9K2灰岩泥岩10、116.099.918.01泥岩铝土泥岩矿井开拓方式为斜井单水平双翼分区式。井筒特征如表1-2所示。矿井820水平运输大巷采用DTL100/63/90型皮带输送机运煤
5、，轨道大巷采用CTE5/6G 型蓄电池电机车牵引1t 矿车运矸运料。 运输顺槽选用ST-40P型吊挂皮带运煤，轨道顺槽使用调度绞车运料。矿井通风方式为中央并列式，通风方法为机械抽出式。主扇型号为BD-8-22轴流式对旋风机，电机功率为2200kw，一台工作，一台备用。表1-2 井筒特征表井筒斜长（m）倾角净断面积(m2)支护方式安装设备备注主斜井47816199.8料石砌碹DX800型钢绳芯胶带输送机运煤兼作进风井和安全出口副斜井368223012.6料石砌碹2JK-2.5/20型双滚筒绞车牵引1t矿车升降物料及矸石兼作进风井和安全出口人行斜井2912511.2料石砌碹人员升降、进风回风斜井2
6、4017308.03料石砌碹BD-8-22轴流式对旋风机全矿回风兼作安全出口根据山西省矿井瓦斯等级鉴定报告，山西离柳焦煤集团有限公司兑镇煤矿瓦斯绝对涌出量为1.71m3/min，瓦斯相对涌出量为0.7m3/t，二氧化碳绝对涌出量3.75m3/min，二氧化碳相对涌出量为1.54m3/t，属瓦斯矿井。根据山西省煤炭工业局综合测试中心煤层煤样的检验报告， 10+11#煤尘均具有爆炸危险性，煤层自燃倾向性自燃等级为级，均属自燃煤层。矿井排水系统为矿井井下设有3个水仓，容积3000m3，安装有3台200D435型离心式水泵，1台工作，1台备用，1台检修；配有排水管2趟，工作面涌水通过采区排水系统排到采
7、区水仓，由采区水仓排水到大巷，经大巷水沟排至中央水仓，再通过水泵排到地面水处理厂；地面有1000m3和400m3两个静压水池直接向井下供水，静压水由静压水管路向各工作面供水。井下大巷及运输机转载点装有防尘洒水设施，主要巷道悬挂隔爆水袋。矿井供电电源来自兑镇110kv变电站供矿区35kv变电所双回路供电，井下6kv供电电源来自离柳焦煤集团35kv变电所，双回路供至四采区变电所。矿井安全监控系统为KJ-90NB型监控系统，并建有井上下通讯系统。矿井现有两个综采放顶煤回采工作面，三个掘进工作面。2、工作面概况1) 工作面位置及井上下关系41103工作面位置及井上下关系如表1-3所示。表1-3 411
8、03综采工作面位置及井上下关系一览表水平名称820水平采区名称四采区地面标高10501100井下标高842.321865.5地面相对位置该面南部为梁上庄村庄保安煤柱线，工作面中部有一关闭竖井【孟家庄煤矿新主井】（X=4102960，Y=19551140） 回采对地面的影响地表大面积塌陷井下位置及与相邻关系41103工作面北接三条四采区集中巷，南邻梁上庄村，西为已采完的41101工作面，东为已采完的41105工作面。走向长度（m）1027倾斜长度（m）135面积（m2）1386452) 煤层采煤工作面开采煤层情况如表1-4所示。表1-4 工作面开采煤层情况一览表地层年代煤层编号煤层厚度（m）层间
9、距（m）倾角稳定性煤层结构容重tm3顶底板岩 性普氏系数f系统组顶板底板石炭系上统太原组91.681.508稳定简单1.4石灰岩泥岩f1.52石炭系上统太原组10+118.4908稳定复杂1.35泥岩泥岩f1.523) 煤层顶、底板工作面地层情况如图1-1所示。开采煤层顶底板情况如表1-5所示。表1-5 开采煤层顶底板情况一览表顶底顶底板名称岩石名称厚度（m）特征伪 顶炭质泥岩0.20.4随采随落老顶K2石灰岩6.47（平均）坚硬，可以悬露很大的面积，到一定步距，随放顶煤自行跨落。直接底粘土泥岩0.83.0厚度和质量变化大，遇水膨胀4) 地质构造由地质精查报告和已掘巷道证实，该区域內的煤层成单
10、斜构造（西高东低），小型波状起伏较为发育。图1-1 工作面地层综合柱状图3、采煤方法1) 采煤方法与巷道布置采用走向长壁后退式综采放顶煤的采煤方法。工作面巷道布置如图1-2所示。图1-2 41103工作面巷道布置示意图2) 采煤工艺该工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤工艺，采用200-型双滚筒采煤机，具体采煤工艺流程如下：斜切进刀割煤移架拉后溜返空刀推前溜斜切进刀割煤移架返空刀推前溜放顶煤拉后溜。3) 工作面顶板控制工作面采用全部跨落法控制顶板，采空区顶板随支架前移自行跨落充填。最大控顶距为4.3m，最小控顶距为3.7m，放顶步距为1.2m。支架操纵方式采用本架操纵，滞后于采煤机后滚筒6米
11、依次顺序移架，及时支护顶板，移架一次到位。如图1-3所示。图1-3 41103工作面支护布置示意图二、存在问题矿井井田范围内9号煤层大部被小煤窑采用刀柱法私挖乱采破坏，9号煤层采空区的连通范围、采空区与地表的构通情况、采空区内积水和积气等情况均不明。本矿在回采10、11合并层时，由于其顶板为层厚0.5m1.8m的泥岩，放顶煤工作面在推进过程中经常要构通9号煤层采空区，此时，工作面漏风非常严重，进风顺槽、回风顺槽均出风，工作面中部无风，其中：进风顺槽出风约600m3，回风顺槽出风约1100m3。显然，工作面属开放式漏风。工作面在向工作面漏风的同时，大量有害气体窜入，主要是CO2，其次有少量的CO
12、和甲烷等，严重威胁工人的生命安全。2009年5月18日，本矿41103工作面在全负压通风的情况下，切眼后部顶煤垮落，构通9号煤层采空区，CO2浓度严重超标，致使一名矿工窒息死亡。三、治理措施由于9号煤层采空区的连通范围、采空区与地表的构通情况、采空区内的积气情况均不明，短时间内地面堵漏效果不会明显，加之9号煤层为自燃煤层，如果采用抽排方案，很可能会引起煤层自燃，因此，排除抽排采空区有害气体的方案。根据工作面上覆煤岩垮落规律，和工作面采空区漏风通道相对固定的特点，可以判定采空区有害气体有两个来源：一个是由漏风携带来自工作面采空区上覆老空区以外的地区，一个是来自工作面上覆老空区积存的有害气体，工作
13、面顶板冒落后，老空区二氧化碳下沉进入采空区漏风通道，之后进入工作面。随着工作面的开采，由于老空区的漏风通道相对固定，来自其它地区的二氧化碳会逐渐减少，因此对工作面构成威胁的二氧化碳主要来自工作面上方老空区，所以对工作面上方二氧化碳的分布状况进行钻孔探测意义重大。因此：措施之一：工作面上覆老空区有害气体的探测。老空区的有害气体直接威胁着工作面的安全生产，特别是在老顶突然大面积垮落、工作面气压突然变化等情况下，会突然涌入工作面，造成人员伤亡，最安全的处理方法是在老空区或采空区将有害气体消除，由于9号煤层为自燃煤层，为防止煤层自燃不能采用抽排方案，只能使用二氧化碳吸收剂吸收采空区、老空区的二氧化碳。因此：措施之二：采空区、老空区二氧化碳的有效吸收。工作面与采空区之间存在开放式漏风，由于9号煤层被小窑破坏，造成工作面上覆老空区广泛连通、采空区漏风阻力小、漏风压差大、漏风量大（工作面无措施时，轨道顺槽与皮带顺槽均为回风），大量漏风不但将有害气体带入工作面，还会引起采空区遗煤自燃，要解决工作面开放式漏风的问题，只能采用均压通风技术。四、工作面开区均压方案设计1方案设计的原则可靠的电源系统，可靠有效的工作面通风系统隔离，完善的保障措施。2方案设计方案一：工作面轨道顺槽进风、运输顺槽回风均压通风如附图1所示，在工作面轨道顺槽的进风联络巷中，利用局扇与风门结合，可为工作面增压提
