对《规程》中放顶煤开采和掘进工作面局部通风有关条款执行问题的探讨
2006-03-21
来源:《劳动保护》
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《煤矿安全规程》（以下简称《规程》）已于2001年9月28日由国家煤矿安全监察局发布，自2001年11月1日正式实施。《规程》是与《安全生产法》、《煤炭法》、《矿山安全法》和《煤矿安全监察条例》等法律、行政法规配套的规章，是各类煤矿进行设计、建设、生产和管理必须遵循的安全准则，也是各级煤矿安全监察机构进行安全监察和行政执法的法定依据。它的颁布和实施，对于提高煤矿安全生产水平、改善煤矿安全生产条件、保障职工人身安全和健康，具有重要的现实意义。通过3a的应用，《规程》中关于放顶煤开采和局部通风的有关规定，在执行过程中遇到一些问题，笔者就这些问题进行分析和探讨。
1 放顶煤开采
1.1 突出煤层放顶煤开采
放顶煤采煤法是利用矿压、煤的自重落煤的一种开采方法。突出煤层具有松软、瓦斯压力大的特征，这些特征有利于放顶煤采煤法，但这些特征恰恰是发生突出必不可少的条件。如果矿压（地应力）活动频繁，煤层松软，受煤体自重的影响，煤层会自顶板跨落（冒顶），形成了新的暴露面，由于新暴露面上的瓦斯压力梯度陡增，在煤层中游离瓦斯作用下，煤层即被破坏，瓦斯快速解析成强大的瓦斯气流将被地应力和瓦斯破碎的煤块搬运到采掘空间，形成突出。当突出煤层采用放顶煤开采时，放顶煤开采瞬时放落的煤量大，突然改变了该处地压、瓦斯、煤的力学性质和重力的综合作用的平衡条件。煤层的强度发生变化，煤层突然卸压、增压等情况可能发生，能量的释放量和释放速度显著增加。放顶煤采煤法不但不利于防治煤与瓦斯突出，反而为突出的发生创造了良好的条件。经过17年的放顶煤开采实践，新《规程》对1992年版《规程》做了修改，其中第68条和第183条对突出煤层放煤开采都作了规定。第68条规定：采用综合机械化采煤法放顶煤开采时，必须遵守下列规定：……（二）工作面必须符合下列条件：1.无煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性；……。第183条规定：突出煤层严禁采用放顶煤采煤法……。但这两条规定在执行过程中存在矛盾。突出煤层中不同区域的突出危险性并不相同，实践表明突出煤层中大部分区域并无突出危险，突出煤层经区域预测可划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。根据第68条规定，即使在突出危险区域，采取开采保护层、抽放瓦斯等区域防突措施或工作面采取局部防突措施，并经措施效果检验有效后，工作面已消除突出危险，突出煤层是可以采用综放开采的。但是根据第183条规定，突出煤层严禁采用放顶煤采煤法，也就是说即使在突出煤层的无突出危险区或工作面采取防突措施后也不能采用放顶煤采煤法。在突出煤层的工作面按照上述两条规定，会产生可以放顶煤开采和不可以放顶煤开采两种截然不同的结果。鉴于煤与瓦斯突出的复杂性、区域防突措施效果的不均衡性特别是单一厚煤层区域防突措施效果的不均衡性与放顶煤开采不利于防治煤与瓦斯突出之间的矛盾，《规程》应对突出煤层放工规定进一步细化，即在突出煤层的无突出危险区和突出威胁区经采取区域防突措施有效后，可采用放顶煤开采，突出煤层的突出危险区不得用放顶煤采煤方法。
1.2炮采、高档普采工作面放顶煤开采
回采工作面根据采落煤方式和对顶板支护所使用的支架要形式的不同可分为炮采工作面、高档普采工作面和综合机械化采煤工作面。
《规程》第68条规定，采用综合机械化采煤法放顶煤开采时，工作面必须符合的条件之一是顶煤和顶板能随放煤即行跨落或在采取预裂爆破等措施后能及时跨落，且顶板跨落充填采空区的高度大于采放煤高度。此规定主要是针对1992年版《规程》第64条中规定的“煤与瓦斯（二氧化碳）突出，坚硬顶板和不易冒落的煤层，不得使用综合机械化放顶煤。特殊情况必须制定安全技术措施，报省煤管局批准”和1995年发布实施的《综合机械化放顶煤开采技术暂行规定》第5条第5款中规定的“煤层顶板能随采随冒，冒落充填高度至少等于采放高度”而修改完善的。这些修改和完善主要是针对顶板的支架支护强度要求和瓦斯防治要求而制定的。
放顶煤开采的特点之一是在采空区形成较大的冒落空间，该空间内常形成大量瓦斯聚集，当工作面开采初期老顶首次来压和周期性老顶来压时，往往会由于大面积顶板突然冒落，致使采空区聚集瓦斯突然压出进入生产区域造成瓦斯事故。初次来压和周期来压易使工作面支架工作阻力骤增，造成支架、顶梁折损，发生顶板事故。基于上述两方面原因，《规程》对采用综合机械化采煤法放顶煤开采工作面的顶煤和顶板条件作了明确规定。
由于炮采工作面采用摩擦式金属支柱或单体液压支柱，高档普采工作面采用单体液压支柱，无论从支架的整体稳定性，还是从支架的支护强度和对顶板的控制方面，都比综采支架性能差。所以如果炮采工作面和高档普采工作面采用放顶煤开采，安全性远不如综采放顶煤。但《规程》只对综合机械化放顶煤开采工艺的适用条件作了规定，而对采用摩擦式金属支柱或单体液压支柱支护顶板方式的炮采工作面和高档采工作面能否放顶煤开采未作任何规定。从法律法规执行的角度讲，《规程》未明令禁止的回采工艺，就是可以采用的。这就造成了安全性较好的综采放顶煤回采工艺有适用条件，而安全性较差的炮采和高档普采放顶煤工艺无限制条件。目前全国许多适合放顶煤开采的地区采用单体支柱支护放顶煤开采，且效果较好。因此，《规程》应对此做出规定，以利于现场管理和煤矿安全监察执法有章可循。即对适合放顶煤开采的煤层，在制定、采取严格的安全技术措施，并按管理权限报县级以上煤炭管理部门批准，可采用炮采放顶煤或高档采放顶煤开采。
2 掘进工作面局部通风
《规程》第128条第6款规定：严禁使用3台以上（含3台）的局部通风机同时向一个掘进工作面供风。
此规定主要是由于目前国内大多数矿井掘进巷道断面较小，一般小于10m2。采用3台或3台以上局部通风机和3趟或3趟以上风筒向同一个工作面供风时，多趟风筒占据了巷道一半以上的断面，回风断面小，且巷道内设备繁杂、零乱，人员的行走和材料的运输极为不便，容易损坏风筒，工作面正常通风和安全可靠性难以保证。故《规程》作此规定。
近年来随着大型采掘设备的使用和高产高效矿井生产工艺模式的出现，掘进巷道断面一般不小于15 m2。如神东煤炭公司采用连续采煤机及其配套设备掘进巷道断面一般为18～20 m2，日进尺40～60m，局部通风距离一般不小于500m。高瓦斯矿井尽管绝对瓦斯涌出量较大，但煤层瓦斯含量小于10 m3 /min，掘进预抽效果极差，只有靠通风解决。由于掘进速度快，局部通风距离长，采用2台大功率局部通风机通风时，仍不能有效解决瓦斯超限问题，且巷道断面大，风量小，巷道风速常低于《规程》规定的最低风速。而采用3台风机供风时，巷道断面完全满足行人、运输、通风的要求。当掘进工作面瓦斯涌出量达5～7 m3 /min时，仍能正常掘进。为适应高产高效矿井快速掘进的需要，《规程》可对局部通风机的使用规定进一步细化，即当掘进巷道断面不小于15 m2时，可采用3台局部通风机向同一个工作面供风。考虑到局部通风机的全风压供风和设备的维护等问题，可限定见机台数使用的上限。