夏保庆,2017年10月至今任天池公司总经理助理兼通防副总工程师。
在技术管理工作中,积极与大专院校合作,依靠科技进步加强技术指导,参与了《高瓦斯综放工作面瓦斯涌出规律及其综合治理技术研究》等多项科研创新项目,先后获得十余项科技进步奖。
多年来,通过不断努力学习、严格管理、科技创新,获得了各级部门的一致好评,先后荣获兖矿集团公司先进个人、煤业公司优秀通风工作者、集团优秀技术人才奖;晋中市、和顺县、兖矿集团科技创新工作室负责人;兖矿集团后备人才库成员。 天池公司认真贯彻落实党的安全生产方针,牢固树立“只有打不到位的钻孔,没有抽不出来的瓦斯”的理念,充分发挥以总工程师为第一责任者的技术保安责任制,多措并举解决低透气性煤层瓦斯抽采技术难题,保持了煤与瓦斯突出矿井长周期安全运行。
一、矿井瓦斯情况
天池公司设计生产能力为120万吨/年,2006年11月建成投产,总投资6亿元。目前主采的15#煤层,煤层倾角2.4°~17.4°,平均为8.35°,煤层坚固性系数为0.38~0.63,煤层埋深为83.78~602.96m。瓦斯压力0.05~0.88MPa,瓦斯含量为3.06~16.64m3/t,矿井绝对瓦斯涌出量101.29m3/min,相对瓦斯涌出量54.02m3/t。
2011年,矿井正式鉴定为煤与瓦斯突出矿井,瓦斯成为矿井安全生产主要制约因素,为此,天池公司成立了以总工程师为首的瓦斯综合治理团队,以业务保安、技术固安、科技兴安为战略,采取了一系列成功的综合治理方式方法,为安全生产“精确制导”,提高了矿井的安全技术水平和保障能力。
二、掘进工作面瓦斯抽采方案及抽采效果
(一)掘进工作面瓦斯抽采方案
天池公司目前主采六采区,为双翼采区,走向长壁开采,工作面共布置4条巷道,分别为进风顺槽、回风顺槽、高抽巷、底抽巷。在掘进施工过程中,主要采取了穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯措施。
1.穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯。从2018年下半年开始,在601工作面使用底抽巷。底抽巷布置于进风顺槽底板岩层中,与进风巷垂直距离15~30m,水平距离3m。在底抽巷向进风顺槽施工穿层钻孔,钻孔终孔位置间距5m,每两排施工一组钻孔,排距300~500mm,8个钻孔为一组,钻孔覆盖进风巷两帮15m范围内,每个钻孔最少穿过煤层1m。每隔5m施工一组钻孔,在进风顺槽掘进前消除突出危险。
2.顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯。在掘进工作面采用挂耳钻场加迎头长钻孔预抽煤层条带瓦斯。在巷道迎头左、右两帮施工一组两个抽放钻场,硐室间距5m,在钻场内各施工9个顺层瓦斯抽放钻孔,钻孔抽放范围控制在顺槽轮廓线外各19m;迎头施工5个顺层瓦斯抽放钻孔,提前预抽前方106.4m范围的煤体瓦斯。主要用于抽放掘进工作面条带本煤层瓦斯,消除掘进期间突出危险。
3.掘进工作面注气驱替瓦斯抽采。注气驱替钻孔与抽采孔交叉布置,共布置抽采孔三排。第一排钻孔距巷道底板100mm,共布置12个钻孔;第二排钻孔距巷道底板600mm,共布置13个钻孔;第三排钻孔距巷道底板1200mm,共布置12个钻孔。三排共布置37个钻孔,其中抽采孔32个(左右两帮各5个,迎头22个);注气孔5个(左右两帮各1个,迎头3个),注气孔连接压风管进行注气。主要解决工作面掘进期间瓦斯涌出,杜绝了掘进工作面掘进期间的瓦斯超限。
(二)掘进工作面瓦斯抽采效果
1.顺层钻孔预抽煤巷条带+注气驱替瓦斯效果检验。以本矿井实施抽采后的某掘进工作面为例,对抽采后防突效验指标以及回风流瓦斯浓度进行了跟踪测量,用以检验抽采措施效果。通过对某进风巷道掘间消突指标效验值的连续跟踪监测记录,绘制K1值和△h2关于掘进进尺的关系图。
2.穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯效果检验。由于底抽巷掩护进风顺槽掘进,布置在底抽巷中的穿层钻孔提前于工作面200m左右,至少可进行半个月的预抽。虽然是第一次使用,从2019年监测数据分析,底抽巷抽放的瓦斯浓度20%以上,抽放纯量2~4m3/min,进风顺槽掘进校检时k1值均在0.4以下,进风顺槽掘进单进提高了30%。
三、回采工作面瓦斯抽采方案及抽采效果
天池公司回采工作面采用走向长臂布置面长180m,工作面采用“U”型通风方式,进风顺槽进风,回风顺槽回风。工作面主要瓦斯抽采方案为顶板高抽巷抽放邻近层瓦斯、两顺槽顺层钻孔预抽瓦斯、施工高位钻孔抽放隅角及采空区瓦斯、隅角封闭埋管抽放瓦斯。
(一)回采工作面瓦斯抽采方案
1.高抽巷抽采卸压区瓦斯。工作面回采前,在煤层顶板约30m位置布置高抽巷,高抽巷与回风巷之间的平距约30m左右,断面为矩形,净宽×净高=2.8×2.5m。工作面回采前对高抽巷进行封闭,由低负压主管路向高抽巷密闭敷设一趟¢500mm的抽放管,管路超过巷道口密闭墙5m,管路头留花管4m。主要用于抽放采空区和邻近层瓦斯,主要解决了上隅角瓦斯超限问题。
2.工作面顺层钻孔抽放。工作面从两顺槽施工对向瓦斯抽放钻孔,孔间距2m,孔径94mm,孔深100m。所有顺层区域预抽钻孔均保证预抽时间不少于6个月。主要用于抽放回采工作面本煤层瓦斯,消除工作面回采期间突出危险。
3.高位钻孔瓦斯抽采。在工作面的回风顺槽每隔350m设置一组千米钻机抽放钻场,每组钻场施工3个瓦斯抽放钻孔,钻孔长度400m,钻孔终孔点应位于冒落带之上,与回风顺槽平距25m范围内的裂隙带之中。主要用于抽放采空区和邻近层瓦斯,解决了上隅角瓦斯,回采期间综采工作面顶板走向高位钻孔抽放瓦斯量基本保持在5m3/min左右。
4.隅角埋管抽放。回风顺槽铺设一路¢400mm瓦斯抽放管,抽放隅角和高位钻孔瓦斯,在¢400mm瓦斯抽放管上设置六通,由六通连接4路¢160mm抽放软管至上隅角,四路抽放管每两路间隔5m成迈步式埋入采空区。同时上隅角是用煤垛封闭并喷涂密闭材料,提高抽采效果。随着工作面的推进,将六通续接至下一节抽放主管上,如此反复。主要用于抽放采空区瓦斯,主要解决了上隅角瓦斯。回采过程中抽放瓦斯量基本保持在6m3/min左右。
(二)回采工作面瓦斯抽采效果
回采工作面采取瓦斯防治措施后每天风排瓦斯量为10.71m3/min,高抽巷抽放瓦斯47.79m3/min,隅角和高位钻孔抽放瓦斯6.53m3/min,工面瓦斯抽采率保持在83.6%左右,工作面生产期间回风流最高瓦斯浓度为0.65%,实现了工作面安全高效生产。这说明以高抽巷、高位定向长钻孔、上隅角埋管抽采组成的采空区卸压瓦斯立体抽采体系适用于回采工作面瓦斯治理,效果良好。
四、总结
安全责任重于泰山,瓦斯防治重在技术。在今后的工作中,天池公司将虚心学习借鉴兄弟单位的先进经验和技术,坚持把瓦斯防突治理作为企业安全发展的“定海神针”,把落实总工程师技术保安责任作为企业长治久安的“治本良方”,始终保持清醒头脑,深化技术科研攻关,加大专项资金投入,确保企业安全稳定发展。
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