第四节 煤矿安全技术与装备
第四节 煤矿安全技术与装备
1986年，鸡西矿务局对矿井局扇供电实施了“三专”、“两闭锁”措施。即专用变压器、专用电缆、专用开关，风电闭锁、瓦斯闭锁，以保证在停风或瓦斯超限时能及时切断电源，当时在滴道煤矿、城子河煤矿、大通沟煤矿共装备设施39处。
1986～1990年，鸡西矿务局针对瓦斯突出矿井，在区域性突出量大的特点，采取开采解放层的措施。仅滴道煤矿立井共开采解放层面积达53.16万平方米，使突出次数由过去占全局的78.6％降至43％。
1988年2月，鸡西矿务局第一个局部抽放系统在城子河煤矿立井使用，配备了2／K—119型水环式真空泵两台，瓦斯抽放管路直径400毫米×2 790米。此后又在滴道煤矿、穆棱煤矿、小恒山煤矿、大通沟煤矿建成了局部抽放系统。
1990年，鸡西矿务局采用DLJF低压供电系统，代替了掘进工作面的“三专、两闭锁”，并先后在全局20处安装了16台套DLJF低压供电系统，较好地控制了事故的发生。2000年以来，在局部通风上执行掘进工作面双局部机和双电源，实现了双局部风机的自动转换，降低了掘进工作面的停风率。采用撞杆式风门、滑轮式联锁风门等，以及备扇风道井巷主扇反转反风等新方法，减少了停风瓦斯超限的几率。
2000年，鸡西矿务局对通风系统进行了改造，其主要措施：①在瓦斯综合防治技术方面，以通风系统正规可靠、降阻增风提效为重点，开展了矿井通风系统优化设计和可靠性评价，并在杏花煤矿进行了矿井通风计算机仿真系统的验证，为优化和调整通风系统提供了科学依据。通过对矿井通风系统优化设计和分析，更新改造共计26台套，增加了矿井生产能力，缩短了通风距离。该体系的建立和形成，使公司“一通三防”基础不断增强，建立并形成了集通风系统优化技术、瓦斯抽采技术、监测监控技术三位一体的瓦斯综合防治体系。②在风门和综合防尘设施上不断创新，研制推广了电控联锁风门、无动力液压风门、机械传动联锁风门、自动底坎风门等，研制应用了声控喷雾、热感应喷雾、光电延时喷雾、转载自动喷雾、冲击波感应喷雾、回风捕尘器等防尘设施，使风门管理和消防尘工作迈上新台阶。〖JP2〗③在瓦斯监测方面，坚持创新和实施多种科学有效的瓦斯抽放措施，建立和实现多层次瓦斯监测系统，完善了多层次瓦斯监测体系，已对12个煤矿、16对生产矿井全部安装了矿井安全监控系统，设置瓦斯监控点403个、风机开停传感器252个、风门开关传感器188个，矿井采掘工作面探头、断电、报警实现了3个100％。实现了24小时随时监控各点的瓦斯变化情况及局扇开停和主要入排间风门开关的控制，建立了全公司的瓦斯监测手机报警系统。
2001年，鸡西矿业集团公司采取集中与局部相结合的使用方式，在杏花煤矿、城子河煤矿、东海煤矿和平岗东山煤矿，建成5套地面抽放瓦斯系统，抽放能力为998 立方米／秒 。与此同时，还研究和引用仰角钻抽放、高位水平大直径钻孔抽放、高位水平巷道抽放、低位水平钻孔抽放、掘进边掘边抽、采煤工作面抽放、高强度立体式抽放、本煤层预抽放等新技术，取得较好的效果。
自2002年起，鹤岗矿业集团公司对落后的瓦斯监测监控系统进行改造升级。到2005年9个煤矿全部安装了KJ－2000瓦斯监测监控系统，并通过局域联网将各煤矿的各种遥测信号实时传输到黑龙江煤矿安全监察局、集团公司领导、集团公司监测监控调度指挥中心等部门。KJ－2000监测监控系统由地面中心站、井下分站、电源箱、各种矿用传感器、矿用机电设备和矿用安全生产监测监控应用软件等部分组成，可对井下瓦斯浓度进行监测，还对风速、风压、温度、压力、一氧化碳、设备开停、风门开关等参数进行实时监测。该系统与工业电视系统及局域网相连，井下可以和许多子系统如核子枰子系统、瓦斯抽放子系统、束管监测子系统、提升子系统、皮带监测子系统、电力监控子系统、锅炉监控子系统、轨道车跟踪子系统、综采工矿监测子系统等对接，进行监测监控。该公司安装的是KJ－2000系统中的一部分，即KJ－2000瓦斯监测监控系统，井下由电源箱，分站及瓦斯、一氧化碳、风速、温度、压力、风机、风门传感器组成，通过PUYV39－1型通讯电缆采用多频键控通讯技术将多种参数的信号传输到地面计算机中心处理。
2003年，鹤岗矿业集团公司建立南山、峻德、兴安三套地面瓦斯抽放系统，利用井下移动式瓦斯抽放泵采取边采边抽技术治理瓦斯，并在兴安矿三水平A四段一分层260采煤工作面、益新矿边界区15层246工作面回风道施工仰角钻孔抽放上隅角瓦斯获得成功。瓦斯抽放浓度达15％～18％，抽放量1.5～2.5立方米／分，解决了上隅角瓦斯超限的问题。2003年，利用移动泵抽放瓦斯13.66万立方米，南山矿利用地面永久泵预抽煤层瓦斯1 300万立方米。
同年，鹤岗矿业集团公司为加强矿井的抗灾能力，陆续引进、推广新技术、新装备，主要有：①氮气防灭火技术：该技术是向工作面采空区、火区注入氮气，降低氧气含量，达到遏制煤氧化和灭火目的。采用该技术在处理爆炸区、采空区防灭火及采空区控制火灾方面取得了良好效果。②放顶煤巷道综合防灭火技术：即对放顶煤工作面上下巷喷碹隔绝氧气，对抽顶处施工钻孔，用注浆泵压注粉煤灰、阻化剂、防灭火剂进行防灭火。2003～2005年在峻德矿、兴安矿、富力矿、南山矿实施了放顶煤巷道喷碹和注灰（注阻化剂、防灭火剂）的治理技术方案，收到了显著效果。③局部注浆堵漏隔绝技术：该技术就是在采后建立双封闭，在两闭间用泥浆泵压注粉煤灰、沙子灰、黏稠剂、防灭火剂等，以消除采空区漏风。新陆矿采用该项技术处理采后封闭，实现了3年没有发火封面。④推广使用罗克休、马丽散、MFA防火剂，复合胶体黏稠剂、双液浆等防治煤层发火的新材料。⑤通风除尘：通风除尘是指通过风流的流动将作业点的煤尘带走，降低作业场所的煤尘浓度。为排出井巷煤尘，鹤矿集团公司一般将掘进工作面的最优风速定为0.4～0.7米／秒，将机械化采煤工作面的最优风速定为1.5～2.5米／秒。⑥湿式作业：湿式凿岩、钻眼在凿岩和打眼过程中，将压力水通过凿岩机钻杆送入并充满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的煤尘；洒水及喷雾洒水。⑦净化风流：在巷道顶部或两帮敷设水管，水管上以一定间距安装的喷雾器向巷道喷雾形成水幕，以净化风流。
2004年，鹤岗矿业集团公司在9个矿的井下移动抽放泵站安装了南京科强科技实业有限公司生产的WYS型管道气体参数监测仪。为充分利用KJ2000型监测监控系统的能力资源，2004年末利用KJ2000监测监控系统井下监测分站，将井下移动抽放泵站监测装置的监测数据并入KJ2000监测监控系统中。峻德、兴安、富力、新陆、南山、益新、振兴等矿井下的13套抽放泵站监测装置运行正常。该移动投放泵站管道气体参数监测仪能对井下抽放泵管道内的温度、负压、流量、高能瓦斯4个参数的变化情况进行监测，地面计算机系统可以对这四个参数的数据、曲线进行查询、打印，同时具有对抽放瓦斯量、抽放瓦斯工况量、抽放瓦斯标况量的统计功能，随时给集团公司领导和矿领导提供准确的监测数据。同年，鹤岗矿业集团公司引进8套GC－4085型矿井气相色谱束管防灭火连续自动化监测系统。该系统优于原使用的AXJ－2型防灭火束管监测系统，除能监测火区、密闭内和风流中一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氧气四种气体的变化外，还能监测乙炔、乙烷、乙烯、氮等四种气体的变化，而且检测数据准确、精度高，该系统为集团公司提高煤层自燃发火预测预报技术水平和能力，以及火区启封提供了科学、可靠的依据和详实的数据。2004年鹤岗矿业集团公司利用移动抽放泵治理瓦斯的矿井增加到7个矿，共抽放瓦斯1 628.47万立方米。其中，地面永久抽放系统抽放瓦斯1341.79万立方米，井下移动抽放瓦斯286.68万立方米。同年，鹤岗矿业集团公司新建、峻德矿安装了1套自动制浆系统，该系统实现了粉煤灰制浆浓度、充灰量自动控制，同时还可以自动添加悬浮剂等，是该公司第一套技术含量较高的自动化制浆系统。该设备是专门为煤矿设计的防灭火灌浆系统配套设备，使用可与灌浆系统相配合进行大流量注复合胶体，进行井下煤层自燃发火的预防和扑灭。2005年，新建了新兴矿一井充砂系统，增加充砂能力240立方米／天。新建了南山矿、兴安矿、峻德矿4套膜分离井下移动注氮系统。该系统应用于处理爆炸火区、采空区防火、采空区控制火区升级方面取得了良好效果。
为了能够准确可靠的对瓦斯的抽放泵站进行计量，2005年开始，鹤岗矿业集团公司在兴安矿、峻德矿先后安装了KJ－73型地面瓦斯抽放监测系统。该系统具有集中监测、自动化操作控制和数据自动化处理的功能。系统由计算机数据处理中心、智能瓦斯抽放泵站集中监测监控显示柜和数据采集三部分组成。该系统除具有常规的抽放管道瓦斯浓度、流量、负压、温度监测功能外，还增加了对瓦斯抽放泵站阀门、瓦斯抽放泵、冷却循环压力水的自动化逻辑控制功能和抽放管道一氧化碳浓度的监测监控功能。只需按动一个控制键就能实现对瓦斯投放泵站管道阀门、瓦斯抽放泵、冷却循环压力水自动化逻辑开和关的控制。同时系统还增加了“黑匣子”功能，在数据处理中心计算机软件、硬件等出现故障时，所有数据都保存在智能瓦斯抽放站集中监测控制柜中不会丢失，当中心站恢复正常工作时再将数据读取过来进行处理，保证数据连续、完整不丢失。这些功能的开发与应用在煤炭行业处于领先地位，填补了煤炭行业瓦斯抽放，监测监控技术的空白。
2005年，鹤岗矿业集团公司利用移动抽放泵治理瓦斯的矿井增加到8个。新建井下移动抽放瓦斯系统16套（2套泵为1套），新增加抽放能力950立方米／分，2005年全公司抽放瓦斯2 242万立方米。其中，地面永久抽放瓦斯系统抽放瓦斯1 350.2万立方米，井下移动抽放系统抽放瓦斯891.97万立方米。
同年，鹤岗矿业集团公司购进6台300米钻机，用于施工顺层长钻和穿层钻孔预抽煤层瓦斯，孔长260～315米，单孔流量0.12～0.16立方米／分，是短孔抽放量的10～15倍，加快了煤层瓦斯预抽速度，解决了远距离煤层瓦斯抽放问题。300米钻机还用于施工顶板走向高位瓦斯抽放长钻孔，减少了巷道施工量。
同年，鹤岗矿业集团公司采用了12项瓦斯治理技术：放顶煤工作面顶板巷抽放技术、放顶工作面仰斜钻孔安设透气套管抽放动压区瓦斯技术、放顶煤工作面仰斜钻孔抽放采空区瓦斯技术、顶板走向高位长钻孔抽放技术、顺层长钻孔预抽瓦斯技术、下临近层抽放卸压瓦斯技术、高位巷采空区仰斜钻孔抽放技术、采空区埋管抽放技术、上隅角插管抽放技术、石门揭突出煤层局部抽放消突技术、分源抽放技术、穿层钻孔预抽煤层瓦斯技术。
