演马庄矿矿井瓦斯监测情况探析

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摘要:本文以演马庄矿井下生产作业情况为例,探讨井下通风系统的设计及瓦斯监测鉴定的操作过程,针对监测过程中的问题提出具体的改进措施。

关键词:矿井 瓦斯监测 通风系统 改进措施

根据《煤矿安全规程》第133条之规定,演马庄矿于2013年8月份进行了矿井瓦斯等级鉴定工作。在鉴定工作开始前,矿总工程师组织召开了专业会议,对瓦斯鉴定工作进行了预先布置,对所涉及到的单位,人员及需要解决的问题,都责任到人,一一进行了安排。于8月6日、16日、26日三天分三班对全矿井风量及瓦斯涌出情况进行了全面测定。为了保证所测数据准确、可靠,在测定工作开始前,集中所有人员进行集中培训,通风区给井下各测定地点的瓦斯检查员、测风员,都一一发给了任务书,明确了责任,确保数据的准确、可靠。本次鉴定使用瓦斯鉴定器三台、风速表三台(皆已校验合格)、秒表三块、温度计三支、记录本三本。

1 矿井概况

演马庄矿为国有全资公司,隶属河南煤业化工集团焦煤能源有限公司。演马庄矿位于焦作市东部约20公里,东邻九里山矿井田,西接韩王井田,北起二1煤层隐伏露头线,南到凤凰岭断层。井田走向长4.3~7.5km,倾斜宽0.9~3.1km,井田面积为14.87km2,剩余地质储量9515.2万吨,可采储量4574.4万吨,矿井开拓方式为立井多水平上下山,回采方式为后退式走向长壁分层开采,全部垮落法管理顶板。

演马庄矿由武汉煤矿设计院设计,1958年建井,1961年4月投产,设计生产能力45万吨/年,矿井经多次改扩建,2008年核定生产能力120万吨/年。2012年核定通风能力105万吨/年,核定生产能力120万吨/年,2012年实际生产原煤36.94万吨。

2 生产情况

矿井现有两个生产采区,分别为25采区、27采区;一个准备采区,27下段采区;一个开拓采区,27下山采区。正常生产的回采工作面有27131上段工作面;正常生产的煤巷掘进工作面有27131下段切眼。备用工作面有:25煤柱备用面、25093备用面。

3 通风系统及瓦斯情况

3.1 通风系统

演马庄矿共有5个井筒,主、副井筒位于井田中央,东四斜井位于井田上部边界的东部,西风井位于井田上部边界的西部,东风井位于井田上部边界的东部,属中央边界与两翼对角式混合通风,通风方法为抽出式通风。主井、副井、东四斜井为进风井;东风井、西风井为回风井。

矿井采区均有较完整的通风系统,实现了分区通风,采区实现了“两进一回”比较可靠的通风系统,采掘工作面全部实现了独立的进、回风系统。回采工作面的回风巷、掘进工作面的进风侧全部构筑了两道坚固的正反向风门,专用回风道内未构筑任何调控风设施。二七采区、二五采区均设置了采区专用回风巷,能够形成独立完整的矿井通风系统。

东风井两台主要通风机为BDK-8-NO28型对旋式通风机,一台运转,一台备用。东风井1#、2#主要通风机均为-3°,双级运转;目前东风井主要通风机工作风量为8625m3/min,负压为2350Pa。

西风井两台主要通风机为FBCDZ-NO28型对旋式通风机,一台运转,一台备用。西风井1#、2#主要通风机为-3°,单级运转。工作风量为4634m3/min,负压为1450Pa。

矿井实际总进风量13259m3/min,总回风量12973m3/min,矿井等积孔5.70m2。

3.2 监控系统

矿井监控系统型号为KJ101N型。实现了双机热备,24小时不间断运行和焦煤公司监控中心实现联网,每班都配备监测中心值班人员,处理各种异常情况和记录、汇报、打印、设点等工作。中心站设在矿调度室内,配有直拨电话和焦煤公司监控中心进行双向通话。系统功能齐全,并定期对瓦斯传感器进行校验。目前,监测监控系统运行正常稳定,符合《煤矿安全规程》规定。

4 计算方法

根据公式Q纯=Q混×q+Q抽,计算出绝对瓦斯涌出量;根据公式Q相=Q纯×1440/t,计算出相对瓦斯涌出量;其中:Q纯为绝对瓦斯涌出量,Q混为风量,q为瓦斯浓度,Q抽为瓦斯抽出量,Q相为相对瓦斯涌出量,t为月平均日产量。

5 测点选择

根据生产地区的布置和矿井瓦斯等级鉴定工作需要,共设置22个测点:①东风井南硐;②东风井西硐;③东五以东总回风;④东五以西总回风;⑤西一以东总回风;⑥西风井南硐;⑦西风井西硐;⑧21采区总回风;⑨27采区总回风;⑩27131下段切眼;■、25采区总回风;■25093备用面;■二五煤柱回风;■27131采面回风;■22回风;■25083备用面;■东总回风巷。

测定结果如下:

5.1 东、西风井及采区瓦斯情况

东风井相对瓦斯涌出量25.583/t,绝对瓦斯涌出量19.95m3/min,相对二氧化碳涌出量10.85m3/t,绝对二氧化碳涌出量8.46m3/min。

西风井相对瓦斯涌出量0m3/t,绝对瓦斯涌出量19.71m3/min,相对二氧化碳涌出量0m3/t,绝对二氧化碳涌出量4.52m3/min。

27采区相对瓦斯涌出量12.84m3/t,绝对瓦斯涌出量11.01m3/min,相对二氧化碳涌出量0m3/t,绝对二氧化碳涌出量2.29m3/min。

25采区相对瓦斯涌出量0m3/t,绝对瓦斯涌出量3.17 m3/min,相对二氧化碳涌出量0m3/t,绝对二氧化碳涌出量3.45m3/min。

22采区相对瓦斯涌出量0m3/t,绝对瓦斯涌出量2.51 m3/min,相对二氧化碳涌出量0m3/t,绝对二氧化碳涌出量1.10m3/min。

全矿井相对瓦斯涌出量53.54m3/t,绝对瓦斯涌出量41.75m3/min,采区或一翼最大相对瓦斯涌出量10.01m3/t;全矿井相对二氧化碳涌出量16.63m3/t,绝对二氧化碳涌出12.97m3/min,采区或一翼最大相对二氧化碳涌出量2.29m3/t。

5.2 矿井瓦斯和二氧化碳来源

上旬:绝对瓦斯涌出量回采区占总量的6.93%,掘进区占总量的1.66%,采空区占总量的43.58%,抽采量占总量的47.84%;绝对二氧化碳涌出量回采区占总量的10.25%,掘进区占总量的2.47%,采空区占总量的87.29%。

中旬:绝对瓦斯涌出量回采区占总量的6.53%,掘进区占总量的1.75%,采空区占总量的50.48%,抽采量占总量的41.24%;绝对二氧化碳涌出量回采区占总量的10.23%,掘进区占总量2.69%,采空区占总量的87.08%。

下旬:绝对瓦斯涌出量回采区占总量的4.89%,掘进区占总量的1.99%,采空区占总量的45.44%,抽采量占总量的47.67%;绝对二氧化碳涌出量回采区占总量的9.95%,掘进区占总量的2.70%,采空区占总量的87.36%。

6 鉴定结果

矿井相对瓦斯涌出量为55.54m3/t,绝对瓦斯涌出量41.75m3/min,相对二氧化碳涌出量为16.63m3/t,绝对二氧化碳涌出量为12.97m3/min。

根据测出数据的结果,矿井属于高瓦斯矿井,演马庄矿先后多次发生过强度不同的煤与瓦斯突出,依据《煤矿安全规程》133条和《防治煤与瓦斯突出规定》第3条的规定,本次矿井瓦斯等级鉴定结果为:煤与瓦斯突出矿井。

2004年12月,煤炭科学研究总院抚顺分院对演马庄矿煤炭自燃倾向和煤尘爆炸性进行了鉴定,鉴定结果为:属三类不易自燃煤层,煤尘不具有爆炸性。

7 矿井瓦斯来源分析

根据矿井瓦斯和二氧化碳来源分析表可以看出,矿井瓦斯来源:抽采量占矿井绝对瓦斯涌出量的46%,其次是采空区、回采区,最后是掘进区。

二氧化碳的主要来源是采空区,其次是回采区,最后是掘进区。

8 改进措施

①积极开展瓦斯综合治理工作,根据不同采区(面)的瓦斯涌出量和瓦斯赋存条件按照“分级、分区、分面、分源”的原则采取有针对性的瓦斯综合治理方案,确保瓦斯综合治理效果。②积极探索研究适合演马庄矿的瓦斯抽采方法,不断优化抽采参数设计,提高瓦斯综合治理工程措施的效果。③加大回风系统改造,保证通风断面,降低通风阻力,对主要进风巷道及通风设施采取堵漏措施,确保井下各用风地点的风量充足。④随着开采深度的不断延深,瓦斯涌出量的不断增大,加强瓦斯区域治理工作

参考文献:

[1]肖长河,刘伟,胡志军,张振勇.高瓦斯矿井综合治理瓦斯技术[J].科技资讯,2007(26).

[2]芮千龙.浅析监测监控技术在矿井安全生产中的发展与应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009(03).

[3]李杰,张渝,李小杰.高瓦斯隧道通风及监测[J].价值工程,2013(07).

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