补连塔煤矿CO及巷道底鼓灾害治理措施

1、补连塔煤矿go及巷道底鼓灾害防治第一部分co来源分析及防治措施一. 概述补连塔煤矿现有两综三连，综采一队回采22煤22304综采工作面、综采二队 回采12煤12407综采工作面；连采一队现掘进12煤五盘区12519运顺、12520回 顺，连采二队掘进12煤五盘区回风巷，连采三队现掘进12408切眼。补连塔煤矿通风方法为抽出式，通风方式为中央分列式。目前共有7个进风 井（辅运平恫、1#主井、原风井、2#主井、副井、煤制油主斜井、呼和乌素竖井）, 1个回风系统（1#风井与2#风井并联回风）。矿井总进风量为18056m'/niiri、回风 量为 18634m'/min、有效风量 17

2、106 m3/mino二、补连塔矿煤层自然开采条件和煤层自燃特性补连塔矿主要可采煤层为侏罗纪12、22、31煤层。煤层地质构造简单，赋存 稳定。煤层倾角平均为13度，属近水平煤层。主要可采煤层平均厚度4 7m, 煤层埋藏深度30230m。煤质为低灰、低硫、低磷、高挥发份、中高发热量的长 焰煤和不粘结煤。煤层硬度大（f3）,韧性高（韧性系数达8）。煤层开采总体特 征为：浅地表，薄基岩，厚煤层，易自燃。补连塔矿开采的煤层自燃属性为易自 燃。各主采煤层自燃倾向性鉴定结果和煤层自燃指标气体如下图。从图中可以看出，补连塔矿目前开采的煤层自燃属性为i类容易自燃煤层。从煤层自燃指标气体分析图中可以看出，煤样

3、在3（tc时即有co出现，在 60°c70°c时co温升率迅速增加，c2h6在60°c开始出现，c乩在80°c时开始出现, c2h4在100°c时开始出现。5000040000100000淋度e 30000 da 20000温度图1 co. c2h6 . c2h4. c3h8变化趋势图当煤层暴露在空气中时，即开始缓慢氧化，因此，在矿井采、掘过程中始终 伴随有co析出。三、补连塔矿co涌出概况及来源分析根据补连塔矿日监测监控报表并结合日常情况，井下各地点co浓度变化范围 如下表。(一)正常生产情况下矿井co涌出概况根据测定结果各矿井co概况见下表

4、：正常生产情况下co涌出情况表主进风巷主冋风巷盘区进风盘区回风综采进风综采回风综采冋风隅角掘进进风掘进回风co 浓度(ppm)0105150125183881810 60010515根据表中数据分析，井下胶轮车排放co量一般占矿井内co总量的4050% 左右，浮煤氧化(主要是采空区浮煤氧化)约占5060%左右。井下各种车辆运 行状态下co浓度的测定分析，一般一台胶轮车运行时排放co浓度为40-50ppm, 大功率支架搬运车运行时排放co浓度一般为50-80ppm,掘进工作面装载机运行时, 局部也出现co超限现象，浓度为30-40ppmo(二)综采工作面co涌出情况补连塔矿现正在回采12煤124

5、07综采工作面、22煤22304综采工作面。上隅 角为co浓度最高地点，根据4月份瓦斯报表分析可知，在停机状态下，12407上 隅角co浓度变化范围为8-21ppm, 22304 ±隅角变化范围为6-19ppm,在生产时， 12407上隅角变化范围为18-59ppm, 22304上隅角变化范围为18-46ppm,且随着 煤机运行速度增加，co浓度越高。四、co日常管理采取的措施(1) 及时封堵采空区地表塌陷裂隙，以减少采空区漏风。(2) 工作面上下隅角设挡风帘，减少采空区漏风。(3) 工作面回采时严格控制顶、底煤厚度，尽量不留顶、底煤，并及时喷洒 阻化剂、岩粉，减缓浮煤氧化。(4)

6、及时封闭与采空区相连通的联巷密闭，在密闭质量上采取施工混凝土、 密闭喷浆、喷涂高分子材料，尽量减少采空区漏风。(5) 对工作面临近采空区联巷加固密闭，减缓工作面推近时由于矿压大造成 密闭压裂、变形，引起临近采空区有毒有害气体溢出。(6) 生产安排上尽量避免胶轮车集中入井，每矿每班核定入井车辆数量减少 co排放量。(7) 加强co预测预报工作。综采回风隅角co、o2浓度检查纳入瓦检员正常检 查范围，每班至少检查两次。在回风巷必须悬挂co传感器。当回风隅角co浓度 持续升高达到80ppm时，密切观测气体的变化趋势，根据上升速率定期取样进行 色谱分析。若10日内co浓度连续升高大于5ppm/日时，应

7、制定专门的防火方案， 实施加快推进度、均压、注浆、注氮等措施进行防治。第二部分巷道底鼓防治措施一、底鼓现状与底鼓机理简要分析(一) 22煤三盘区底鼓现状由于22304工作面推进期间，22304回顺在工作面推进73m后出现底鼓，底鼓 厚度1. 5-2. 8 m ,在工作面回采990m后不再底鼓，由于底鼓造成22304回顺行人、 运输、通风、供排水管路都受到影响，给综采工作面机尾推进造成很大困难，22305 回顺于2010年底掘进完毕，巷道掘进期间未发生明显的底鼓现象，综采工作面投 产后，受采动影响，22305回顺开始出现底鼓现象，巷道底鼓滞后工作面2-3联巷, 底鼓量达2-3m左右，22306回

8、顺掘进至63联巷时，滞后工作面1-2个联巷未施 工観底板处开始出现底鼓现象，底鼓量达0. 2-0. 5m左右，底鼓导致车辆行走困难, 巷道内已施工観底板处，底鼓导致観底板开裂、翘起0. 2-0. 4米。(二) 底鼓机理简要分析1.22煤三盘区巷道底板存在一层软岩，遇水软化呈粉状、糊状。在巷道积水 的情况下，当巷道周围存在松动区时，水不仅能与暴露的岩石发生接触，而且能 通过裂隙渗入底板软岩内部，增加了水与岩石的接触面积，加剧了水与底板软岩 的物理化学作用，遇水使岩石进一步受到软化，强度、弹性模量明显降低，黏聚 力几乎丧失，在应力超过其屈服强度时，软弱的塑性物质沿最大应力梯度方向向 邻空区挤出，发

9、生流动性破坏。2由于22304工作面为7米采高工作面，矿压较大，由于顶、帮支护强度较 大而底板未进行支护，造成巷道底鼓。二、底鼓防治措施为有效治理巷道底鼓，补连塔煤矿通过外出考察，学习借鉴底鼓治理成功矿 井的先进经验，反复研究讨论，决定采取实验施工反底拱和起底后施工從块底板 的方式治理底鼓。（-）反底拱方案我矿在受二次采动影响的22305回顺距切眼80m位置向回撤通道方向试验 300m混凝土反底拱，并在巷道两帮施工底角锚杆加固巷道帮角。反底拱分为三段 施工，第一段150m,反底拱加钢筋网（已完成）；第二段50m,反底拱不加钢筋网 （已完成）；第三段100m,反底拱加固锚杆并配筋，在受一次采动影

10、响的22306回 顺93-95联巷实验50m混凝土反底拱。具体施工安排如下：1.技术特点：通过施工混凝土反底拱、底角锚杆加固巷道帮角，通过反拱改变底板承压能 力、隔绝水源、提高帮与底的整体性治理巷道底鼓。具体反底拱施工设计如下：图2第一段反底拱施工图50002 施工材料及参数：(1) 回顺反拱的尺寸特征：反拱外侧半径3. 75m,内侧半径3. 35m,反拱壁厚 0. 4m,回填后巷道中部反拱最深为lm,反拱深入两帮0. 5 mo(2) 在巷道两帮底角，与水平呈-45度角4)22 x 2200mm螺纹钢锚杆，锚 杆半长锚杆，间距08m。锚杆下压横竖圆钢钢带，圆钢钢带规格为4)22*4400mm

11、和()22*6500mmo(3) 反拱采用c30混凝土浇注。3 施工工艺：反底拱施工工序为：起底-局部休整成拱形-空压机掏槽-支护帮锚杆-浇 筑c30碗反底拱-回填秆石压平-観底板。反底拱施工采用短挖短修方式进行，每段起底长度为20m,可根据现场具体情 况调整长度，最长不超过25 m。反底拱由22305回顺97联巷向102联巷方向施工, 反底拱浇筑过程中，材料从尾巷运输。反底拱具体施工工序说明如下：(1) 起底保证起底后巷道底板呈拱形，每班起底长度为10m,每天早、中班安排浇筑、 夜班安排起底。(2) 掏槽利用空压机严格按照设计尺寸进行掏槽，槽顶和厚木板接触处局部必须人工 处理，保证槽顶平整。

12、(3) 支护帮锚杆严格按照设计位置和角度进行加固锚杆支护，两帮采用22*2200mm螺纹钢锚 杆加圆钢钢带的支护形式，锚杆必须半长锚固，锚杆排距为08m。(4 )支模每天夜班支模，支模前必须将巷道内积水抽干净，淤泥清至实底，在模板下方 和底板之间垫碎石，碎石填充严密。(5 )拱形修正起底完后，如有局部段尺寸不满足要求，对其进行如下处理：超挖处采用片 石进行回填，欠挖处采用人工配合空压机进行凿除，保证巷道底板成拱形。(6) 反底拱浇筑 浇筑时先从巷道中间开始浇筑，中间浇筑完成后铺槽钢压住，防止跑模， 然后依次向巷道两侧浇筑，保证浇筑底板成拱形，浇筑过程中必须使用振动棒， 且不得出现跑模现象 混凝

13、土浇筑必须采用振动棒进行充分振捣，直至混凝土无气泡泛出为止。 每段混凝土施工时间差不能超过12小时。浇筑下段混凝土前，对上段混凝土的厚 木板进行充填，采用大锤施压让厚木板与墙体和混凝提底板充分接触。 为保证混凝土强度，混凝土由开拓准备中心提供。 反底拱混凝土凝固2天后进行秆石回填，回填后在歼石上方施工015m観 底板。(7) 联巷口反底拱由于副帮联巷口处反底拱无处受力，为保证反底拱使用效果，特加强了联巷 口反底拱强度，联巷口反底拱施工范围必须超出联巷口 2m。浇筑时先浇筑反底拱 后浇筑梁，梁要求一次浇筑成整体，具体施工设计如下：图5反底拱联巷口施工图4 工程量及费用起底工程量 300 x (

14、6. 2+1*5 )m3 =3360m3;碗浇筑工程量 300 x ( 2.5+0.15*5 ) =975n? ; 500*200*50mm 木托盘 3000 块；4)22 x 2200mm 螺纹钢锚杆 300 x 2=600 套； (j)22*4400mm 圆钢钢带 150 条;4)22*6500mm 圆钢钢带 300 条，(j)10*150*150mm 钢 筋网片6.46 x 150=969 配筋4. 8吨，施工费用共计213.6万元，其中第一段 反底拱施工费用108. 3万元,平均每米单价0. 722万元,第二段反底拱34. 8万元， 平均每米单价0. 703万元，第三段反底拱施工费用7

15、0. 5万元，平均每米单价0. 735万元。(二)牲块方案由于反底拱施工费用高，工期长、难度大，我矿决定在22305回顺92-97联 巷起底后施工碗块底板，通过施工碗块底板保证综采工作面快速通过底鼓区域， 具体方案如下：1 方案设计利用标号c30混凝土提前制作长方体桧块，碗块中间加规格22螺纹钢配筋, 纵向配筋长度2m,间距500mm,横向配筋长度2. 6m,间距400mmo碗块采用叉车装卸，防爆车运输。腔块设计体积为2600*2000*250mm,块理论重量为3188公斤。22305回顺巷道宽度为5.8米，设计施工长度为300米，全断面砌碗块，砌块表面 平整，腔块之间的缝隙要用混凝土浇筑。2 工程量及费用(1) 工程量标号c30観量：300*5. 8*0. 25=435m3 (制作轻块300块)；螺纹钢配筋：20吨; 砌块人工：10*10*3=300个。(2) 费用施工费用:435*843+20*50