對《規(guī)程》中放頂煤開采和掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)有關(guān)條款執(zhí)行問題的探討
作者：勞動保護(hù)
2006-04-20 00:00
來源：不詳
《煤礦安全規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）已于2001年9月28日由國家煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布，自2001年11月1日正式實施。《規(guī)程》是與《安全生產(chǎn)法》、《煤炭法》、《礦山安全法》和《煤礦安全監(jiān)察條例》等法律、行政法規(guī)配套的規(guī)章，是各類煤礦進(jìn)行設(shè)計、建設(shè)、生產(chǎn)和管理必須遵循的安全準(zhǔn)則，也是各級煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)進(jìn)行安全監(jiān)察和行政執(zhí)法的法定依據(jù)。它的頒布和實施，對于提高煤礦安全生產(chǎn)水平、改善煤礦安全生產(chǎn)條件、保障職工人身安全和健康，具有重要的現(xiàn)實意義。通過3a的應(yīng)用，《規(guī)程》中關(guān)于放頂煤開采和局部通風(fēng)的有關(guān)規(guī)定，在執(zhí)行過程中遇到一些問題，筆者就這些問題進(jìn)行分析和探討。
1 放頂煤開采
1.1 突出煤層放頂煤開采
放頂煤采煤法是利用礦壓、煤的自重落煤的一種開采方法。突出煤層具有松軟、瓦斯壓力大的特征，這些特征有利于放頂煤采煤法，但這些特征恰恰是發(fā)生突出必不可少的條件。如果礦壓（地應(yīng)力）活動頻繁，煤層松軟，受煤體自重的影響，煤層會自頂板跨落（冒頂），形成了新的暴露面，由于新暴露面上的瓦斯壓力梯度陡增，在煤層中游離瓦斯作用下，煤層即被破壞，瓦斯快速解析成強(qiáng)大的瓦斯氣流將被地應(yīng)力和瓦斯破碎的煤塊搬運到采掘空間，形成突出。當(dāng)突出煤層采用放頂煤開采時，放頂煤開采瞬時放落的煤量大，突然改變了該處地壓、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)和重力的綜合作用的平衡條件。煤層的強(qiáng)度發(fā)生變化，煤層突然卸壓、增壓等情況可能發(fā)生，能量的釋放量和釋放速度顯著增加。放頂煤采煤法不但不利于防治煤與瓦斯突出，反而為突出的發(fā)生創(chuàng)造了良好的條件。經(jīng)過17年的放頂煤開采實踐，新《規(guī)程》對1992年版《規(guī)程》做了修改，其中第68條和第183條對突出煤層放煤開采都作了規(guī)定。第68條規(guī)定：采用綜合機(jī)械化采煤法放頂煤開采時，必須遵守下列規(guī)定：……（二）工作面必須符合下列條件：1.無煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險性；……。第183條規(guī)定：突出煤層嚴(yán)禁采用放頂煤采煤法……。但這兩條規(guī)定在執(zhí)行過程中存在矛盾。突出煤層中不同區(qū)域的突出危險性并不相同，實踐表明突出煤層中大部分區(qū)域并無突出危險，突出煤層經(jīng)區(qū)域預(yù)測可劃分為突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)和無突出危險區(qū)。根據(jù)第68條規(guī)定，即使在突出危險區(qū)域，采取開采保護(hù)層、抽放瓦斯等區(qū)域防突措施或工作面采取局部防突措施，并經(jīng)措施效果檢驗有效后，工作面已消除突出危險，突出煤層是可以采用綜放開采的。但是根據(jù)第183條規(guī)定，突出煤層嚴(yán)禁采用放頂煤采煤法，也就是說即使在突出煤層的無突出危險區(qū)或工作面采取防突措施后也不能采用放頂煤采煤法。在突出煤層的工作面按照上述兩條規(guī)定，會產(chǎn)生可以放頂煤開采和不可以放頂煤開采兩種截然不同的結(jié)果。鑒于煤與瓦斯突出的復(fù)雜性、區(qū)域防突措施效果的不均衡性特別是單一厚煤層區(qū)域防突措施效果的不均衡性與放頂煤開采不利于防治煤與瓦斯突出之間的矛盾，《規(guī)程》應(yīng)對突出煤層放工規(guī)定進(jìn)一步細(xì)化，即在突出煤層的無突出危險區(qū)和突出威脅區(qū)經(jīng)采取區(qū)域防突措施有效后，可采用放頂煤開采，突出煤層的突出危險區(qū)不得用放頂煤采煤方法。
1.2炮采、高檔普采工作面放頂煤開采
回采工作面根據(jù)采落煤方式和對頂板支護(hù)所使用的支架要形式的不同可分為炮采工作面、高檔普采工作面和綜合機(jī)械化采煤工作面。
《規(guī)程》第68條規(guī)定，采用綜合機(jī)械化采煤法放頂煤開采時，工作面必須符合的條件之一是頂煤和頂板能隨放煤即行跨落或在采取預(yù)裂爆破等措施后能及時跨落，且頂板跨落充填采空區(qū)的高度大于采放煤高度。此規(guī)定主要是針對1992年版《規(guī)程》第64條中規(guī)定的“煤與瓦斯（二氧化碳）突出，堅硬頂板和不易冒落的煤層，不得使用綜合機(jī)械化放頂煤。特殊情況必須制定安全技術(shù)措施，報省煤管局批準(zhǔn)”和1995年發(fā)布實施的《綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)暫行規(guī)定》第5條第5款中規(guī)定的“煤層頂板能隨采隨冒，冒落充填高度至少等于采放高度”而修改完善的。這些修改和完善主要是針對頂板的支架支護(hù)強(qiáng)度要求和瓦斯防治要求而制定的。
放頂煤開采的特點之一是在采空區(qū)形成較大的冒落空間，該空間內(nèi)常形成大量瓦斯聚集，當(dāng)工作面開采初期老頂首次來壓和周期性老頂來壓時，往往會由于大面積頂板突然冒落，致使采空區(qū)聚集瓦斯突然壓出進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域造成瓦斯事故。初次來壓和周期來壓易使工作面支架工作阻力驟增，造成支架、頂梁折損，發(fā)生頂板事故。基于上述兩方面原因，《規(guī)程》對采用綜合機(jī)械化采煤法放頂煤開采工作面的頂煤和頂板條件作了明確規(guī)定。
由于炮采工作面采用摩擦式金屬支柱或單體液壓支柱，高檔普采工作面采用單體液壓支柱，無論從支架的整體穩(wěn)定性，還是從支架的支護(hù)強(qiáng)度和對頂板的控制方面，都比綜采支架性能差。所以如果炮采工作面和高檔普采工作面采用放頂煤開采，安全性遠(yuǎn)不如綜采放頂煤。但《規(guī)程》只對綜合機(jī)械化放頂煤開采工藝的適用條件作了規(guī)定，而對采用摩擦式金屬支柱或單體液壓支柱支護(hù)頂板方式的炮采工作面和高檔采工作面能否放頂煤開采未作任何規(guī)定。從法律法規(guī)執(zhí)行的角度講，《規(guī)程》未明令禁止的回采工藝，就是可以采用的。這就造成了安全性較好的綜采放頂煤回采工藝有適用條件，而安全性較差的炮采和高檔普采放頂煤工藝無限制條件。目前全國許多適合放頂煤開采的地區(qū)采用單體支柱支護(hù)放頂煤開采，且效果較好。因此，《規(guī)程》應(yīng)對此做出規(guī)定，以利于現(xiàn)場管理和煤礦安全監(jiān)察執(zhí)法有章可循。即對適合放頂煤開采的煤層，在制定、采取嚴(yán)格的安全技術(shù)措施，并按管理權(quán)限報縣級以上煤炭管理部門批準(zhǔn)，可采用炮采放頂煤或高檔采放頂煤開采。
2 掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)
《規(guī)程》第128條第6款規(guī)定：嚴(yán)禁使用3臺以上（含3臺）的局部通風(fēng)機(jī)同時向一個掘進(jìn)工作面供風(fēng)。
此規(guī)定主要是由于目前國內(nèi)大多數(shù)礦井掘進(jìn)巷道斷面較小，一般小于10m2。采用3臺或3臺以上局部通風(fēng)機(jī)和3趟或3趟以上風(fēng)筒向同一個工作面供風(fēng)時，多趟風(fēng)筒占據(jù)了巷道一半以上的斷面，回風(fēng)斷面小，且巷道內(nèi)設(shè)備繁雜、零亂，人員的行走和材料的運輸極為不便，容易損壞風(fēng)筒，工作面正常通風(fēng)和安全可靠性難以保證。故《規(guī)程》作此規(guī)定。
近年來隨著大型采掘設(shè)備的使用和高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)工藝模式的出現(xiàn)，掘進(jìn)巷道斷面一般不小于15 m2。如神東煤炭公司采用連續(xù)采煤機(jī)及其配套設(shè)備掘進(jìn)巷道斷面一般為18～20 m2，日進(jìn)尺40～60m，局部通風(fēng)距離一般不小于500m。高瓦斯礦井盡管絕對瓦斯涌出量較大，但煤層瓦斯含量小于10 m3 /min，掘進(jìn)預(yù)抽效果極差，只有靠通風(fēng)解決。由于掘進(jìn)速度快，局部通風(fēng)距離長，采用2臺大功率局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時，仍不能有效解決瓦斯超限問題，且巷道斷面大，風(fēng)量小，巷道風(fēng)速常低于《規(guī)程》規(guī)定的最低風(fēng)速。而采用3臺風(fēng)機(jī)供風(fēng)時，巷道斷面完全滿足行人、運輸、通風(fēng)的要求。當(dāng)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量達(dá)5～7 m3 /min時，仍能正常掘進(jìn)。為適應(yīng)高產(chǎn)高效礦井快速掘進(jìn)的需要，《規(guī)程》可對局部通風(fēng)機(jī)的使用規(guī)定進(jìn)一步細(xì)化，即當(dāng)掘進(jìn)巷道斷面不小于15 m2時，可采用3臺局部通風(fēng)機(jī)向同一個工作面供風(fēng)?？紤]到局部通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓供風(fēng)和設(shè)備的維護(hù)等問題，可限定見機(jī)臺數(shù)使用的上限。
1 放頂煤開采
1.1 突出煤層放頂煤開采
放頂煤采煤法是利用礦壓、煤的自重落煤的一種開采方法。突出煤層具有松軟、瓦斯壓力大的特征，這些特征有利于放頂煤采煤法，但這些特征恰恰是發(fā)生突出必不可少的條件。如果礦壓（地應(yīng)力）活動頻繁，煤層松軟，受煤體自重的影響，煤層會自頂板跨落（冒頂），形成了新的暴露面，由于新暴露面上的瓦斯壓力梯度陡增，在煤層中游離瓦斯作用下，煤層即被破壞，瓦斯快速解析成強(qiáng)大的瓦斯氣流將被地應(yīng)力和瓦斯破碎的煤塊搬運到采掘空間，形成突出。當(dāng)突出煤層采用放頂煤開采時，放頂煤開采瞬時放落的煤量大，突然改變了該處地壓、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)和重力的綜合作用的平衡條件。煤層的強(qiáng)度發(fā)生變化，煤層突然卸壓、增壓等情況可能發(fā)生，能量的釋放量和釋放速度顯著增加。放頂煤采煤法不但不利于防治煤與瓦斯突出，反而為突出的發(fā)生創(chuàng)造了良好的條件。經(jīng)過17年的放頂煤開采實踐，新《規(guī)程》對1992年版《規(guī)程》做了修改，其中第68條和第183條對突出煤層放煤開采都作了規(guī)定。第68條規(guī)定：采用綜合機(jī)械化采煤法放頂煤開采時，必須遵守下列規(guī)定：……（二）工作面必須符合下列條件：1.無煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險性；……。第183條規(guī)定：突出煤層嚴(yán)禁采用放頂煤采煤法……。但這兩條規(guī)定在執(zhí)行過程中存在矛盾。突出煤層中不同區(qū)域的突出危險性并不相同，實踐表明突出煤層中大部分區(qū)域并無突出危險，突出煤層經(jīng)區(qū)域預(yù)測可劃分為突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)和無突出危險區(qū)。根據(jù)第68條規(guī)定，即使在突出危險區(qū)域，采取開采保護(hù)層、抽放瓦斯等區(qū)域防突措施或工作面采取局部防突措施，并經(jīng)措施效果檢驗有效后，工作面已消除突出危險，突出煤層是可以采用綜放開采的。但是根據(jù)第183條規(guī)定，突出煤層嚴(yán)禁采用放頂煤采煤法，也就是說即使在突出煤層的無突出危險區(qū)或工作面采取防突措施后也不能采用放頂煤采煤法。在突出煤層的工作面按照上述兩條規(guī)定，會產(chǎn)生可以放頂煤開采和不可以放頂煤開采兩種截然不同的結(jié)果。鑒于煤與瓦斯突出的復(fù)雜性、區(qū)域防突措施效果的不均衡性特別是單一厚煤層區(qū)域防突措施效果的不均衡性與放頂煤開采不利于防治煤與瓦斯突出之間的矛盾，《規(guī)程》應(yīng)對突出煤層放工規(guī)定進(jìn)一步細(xì)化，即在突出煤層的無突出危險區(qū)和突出威脅區(qū)經(jīng)采取區(qū)域防突措施有效后，可采用放頂煤開采，突出煤層的突出危險區(qū)不得用放頂煤采煤方法。
1.2炮采、高檔普采工作面放頂煤開采
回采工作面根據(jù)采落煤方式和對頂板支護(hù)所使用的支架要形式的不同可分為炮采工作面、高檔普采工作面和綜合機(jī)械化采煤工作面。
《規(guī)程》第68條規(guī)定，采用綜合機(jī)械化采煤法放頂煤開采時，工作面必須符合的條件之一是頂煤和頂板能隨放煤即行跨落或在采取預(yù)裂爆破等措施后能及時跨落，且頂板跨落充填采空區(qū)的高度大于采放煤高度。此規(guī)定主要是針對1992年版《規(guī)程》第64條中規(guī)定的“煤與瓦斯（二氧化碳）突出，堅硬頂板和不易冒落的煤層，不得使用綜合機(jī)械化放頂煤。特殊情況必須制定安全技術(shù)措施，報省煤管局批準(zhǔn)”和1995年發(fā)布實施的《綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)暫行規(guī)定》第5條第5款中規(guī)定的“煤層頂板能隨采隨冒，冒落充填高度至少等于采放高度”而修改完善的。這些修改和完善主要是針對頂板的支架支護(hù)強(qiáng)度要求和瓦斯防治要求而制定的。
放頂煤開采的特點之一是在采空區(qū)形成較大的冒落空間，該空間內(nèi)常形成大量瓦斯聚集，當(dāng)工作面開采初期老頂首次來壓和周期性老頂來壓時，往往會由于大面積頂板突然冒落，致使采空區(qū)聚集瓦斯突然壓出進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域造成瓦斯事故。初次來壓和周期來壓易使工作面支架工作阻力驟增，造成支架、頂梁折損，發(fā)生頂板事故。基于上述兩方面原因，《規(guī)程》對采用綜合機(jī)械化采煤法放頂煤開采工作面的頂煤和頂板條件作了明確規(guī)定。
由于炮采工作面采用摩擦式金屬支柱或單體液壓支柱，高檔普采工作面采用單體液壓支柱，無論從支架的整體穩(wěn)定性，還是從支架的支護(hù)強(qiáng)度和對頂板的控制方面，都比綜采支架性能差。所以如果炮采工作面和高檔普采工作面采用放頂煤開采，安全性遠(yuǎn)不如綜采放頂煤。但《規(guī)程》只對綜合機(jī)械化放頂煤開采工藝的適用條件作了規(guī)定，而對采用摩擦式金屬支柱或單體液壓支柱支護(hù)頂板方式的炮采工作面和高檔采工作面能否放頂煤開采未作任何規(guī)定。從法律法規(guī)執(zhí)行的角度講，《規(guī)程》未明令禁止的回采工藝，就是可以采用的。這就造成了安全性較好的綜采放頂煤回采工藝有適用條件，而安全性較差的炮采和高檔普采放頂煤工藝無限制條件。目前全國許多適合放頂煤開采的地區(qū)采用單體支柱支護(hù)放頂煤開采，且效果較好。因此，《規(guī)程》應(yīng)對此做出規(guī)定，以利于現(xiàn)場管理和煤礦安全監(jiān)察執(zhí)法有章可循。即對適合放頂煤開采的煤層，在制定、采取嚴(yán)格的安全技術(shù)措施，并按管理權(quán)限報縣級以上煤炭管理部門批準(zhǔn)，可采用炮采放頂煤或高檔采放頂煤開采。
2 掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)
《規(guī)程》第128條第6款規(guī)定：嚴(yán)禁使用3臺以上（含3臺）的局部通風(fēng)機(jī)同時向一個掘進(jìn)工作面供風(fēng)。
此規(guī)定主要是由于目前國內(nèi)大多數(shù)礦井掘進(jìn)巷道斷面較小，一般小于10m2。采用3臺或3臺以上局部通風(fēng)機(jī)和3趟或3趟以上風(fēng)筒向同一個工作面供風(fēng)時，多趟風(fēng)筒占據(jù)了巷道一半以上的斷面，回風(fēng)斷面小，且巷道內(nèi)設(shè)備繁雜、零亂，人員的行走和材料的運輸極為不便，容易損壞風(fēng)筒，工作面正常通風(fēng)和安全可靠性難以保證。故《規(guī)程》作此規(guī)定。
近年來隨著大型采掘設(shè)備的使用和高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)工藝模式的出現(xiàn)，掘進(jìn)巷道斷面一般不小于15 m2。如神東煤炭公司采用連續(xù)采煤機(jī)及其配套設(shè)備掘進(jìn)巷道斷面一般為18～20 m2，日進(jìn)尺40～60m，局部通風(fēng)距離一般不小于500m。高瓦斯礦井盡管絕對瓦斯涌出量較大，但煤層瓦斯含量小于10 m3 /min，掘進(jìn)預(yù)抽效果極差，只有靠通風(fēng)解決。由于掘進(jìn)速度快，局部通風(fēng)距離長，采用2臺大功率局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時，仍不能有效解決瓦斯超限問題，且巷道斷面大，風(fēng)量小，巷道風(fēng)速常低于《規(guī)程》規(guī)定的最低風(fēng)速。而采用3臺風(fēng)機(jī)供風(fēng)時，巷道斷面完全滿足行人、運輸、通風(fēng)的要求。當(dāng)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量達(dá)5～7 m3 /min時，仍能正常掘進(jìn)。為適應(yīng)高產(chǎn)高效礦井快速掘進(jìn)的需要，《規(guī)程》可對局部通風(fēng)機(jī)的使用規(guī)定進(jìn)一步細(xì)化，即當(dāng)掘進(jìn)巷道斷面不小于15 m2時，可采用3臺局部通風(fēng)機(jī)向同一個工作面供風(fēng)?？紤]到局部通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓供風(fēng)和設(shè)備的維護(hù)等問題，可限定見機(jī)臺數(shù)使用的上限。
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