采煤工作面上隅角瓦斯綜合治理實踐探討

摘 要：瓦斯治理是煤礦安全管理的一項重要內(nèi)容，如何更好地治理瓦斯是提高采掘工作面單產(chǎn)單進的最基本的條件。文章介紹了我處B2107工作面的概況，并結(jié)合筆者自身多年工作實踐，對工作面的U型通風(fēng)系統(tǒng)和上隅角瓦斯綜合治理作了粗淺的探討。

關(guān)鍵詞：采暖；管道安裝；室內(nèi)

采煤工作面瓦斯分布

煤層瓦斯含量隨著煤層開采深度的增加而增大；同時回采工作面采煤機械化的實現(xiàn)，產(chǎn)生了大量高產(chǎn)高效工作面，瓦斯涌出量不斷增加，一部分原來工作面瓦斯不大礦井，也出現(xiàn)了上隅角瓦斯積聚超限。一般而言，采煤工作面瓦斯來源有二，其一源自采空區(qū)，其二源自采煤工作面煤壁及采落的煤塊。其中采空區(qū)的瓦斯，一種源自采空區(qū)殘留煤體，一種源自受采動影響的臨近煤層和圍巖。對于采煤工作面而言，瓦斯?jié)舛扔羞@樣的分布規(guī)律：沿工作面傾斜方向從進風(fēng)到回風(fēng)風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸手饾u增加態(tài)勢，在工作面上部增加梯度較大且增加速度較快；在工作面中下部增加梯度較小且增加速度慢；在垂直于煤壁的橫斷面上，瓦斯?jié)舛茸兓?guī)律為：從煤壁到采空區(qū)存在“高——低——高”的趨勢（不同生產(chǎn)工藝時不同的斷面上變化趨勢不同）；一個顯著的現(xiàn)象就是：工作面上隅角瓦斯?jié)舛缺裙ぷ髅嫫渌攸c都要高，上隅角上部及煤壁瓦斯?jié)舛葹樽罡摺?/p>

1 B2107工作面概況

B2107工作面地表位于黑梨峁、峰子疙噠之上，羊圈巖以東，風(fēng)坪嶺煤礦西南，蓋山厚度290-393米。井下位于北一盤區(qū)左翼，南東與22112采空區(qū)相鄰，北西與22116工作面采空區(qū)相鄰，北東與北一軌道巷相接，南西尚未采掘。走向長1404-1416（m）、傾向?qū)?56/75（m） 該工作面主采2+3號煤層，煤巖總厚度2.8-3.62米，平均厚3.22米。煤層整體呈背斜構(gòu)造，傾角0-10°。工作面頂?shù)装鍘r性情況：老頂為粉砂巖、直接頂為細紗巖、直接底為粉砂巖、老底為粉砂巖。

2 礦井“U”型通風(fēng)系統(tǒng)

礦井通風(fēng)是煤礦生產(chǎn)安全最重要的保障措施之一。在礦井生產(chǎn)過程中，為保證礦工的生產(chǎn)安全，保證井下人員充足的氧氣供應(yīng)和調(diào)節(jié)井下溫濕度，就必須將地面空氣源源不斷的輸送到礦井下所有的作業(yè)地點，同時排除有害有毒氣體降低礦塵的濃度，創(chuàng)建一個適宜的工作環(huán)境。礦井通風(fēng)的主要目的就是保證井下空氣質(zhì)量符合生產(chǎn)要求，通常以自然通風(fēng)或者空氣壓縮機作為動力，將新鮮空氣和氣流輸送到井下，在排除井下有毒有害氣體的同時，也為井下各井巷和酮室分配符合礦井設(shè)計要求的合適風(fēng)量。對于礦井通風(fēng)系統(tǒng)而言，最關(guān)鍵的在于采煤工作面礦井通風(fēng)系統(tǒng)的合理選擇，不僅要充分考慮工作面和采空區(qū)瓦斯涌出情況、煤的自然發(fā)火、工作面溫度等參數(shù)還要考慮到井下逃生路線等諸多因素。當(dāng)前，采煤工作面常用的通風(fēng)系統(tǒng)包括：U型通風(fēng)系統(tǒng)、Z型通風(fēng)系統(tǒng)、H型通風(fēng)系統(tǒng)、Y型、W型及雙Z型通風(fēng)系統(tǒng)等。

B2107工作面采用的是“U”型通風(fēng)系統(tǒng)?！癠”型通風(fēng)系統(tǒng)是一種最基本的通風(fēng)系統(tǒng)，是指工作面通風(fēng)系統(tǒng)只有一條進風(fēng)巷道和一條回風(fēng)巷道。其它的集中通風(fēng)方式都是在此通風(fēng)系統(tǒng)上的改善和改進。在國內(nèi)使用較多的是U型后退式通風(fēng)系統(tǒng)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，管理方便的特點，巷道施工維修量小、工作面漏風(fēng)小、風(fēng)流穩(wěn)定，缺點是上隅角瓦斯易超限，工作面進、回風(fēng)巷要提前掘進，維護工作量大。而U型前進式通風(fēng)系統(tǒng)的維護工作量小，不存在采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)問題，在巷旁支護好、漏風(fēng)不大時，有一定優(yōu)越性。B2107工作面 “U”型通風(fēng)系統(tǒng)采用B2107軌道巷進風(fēng)，B2107膠帶巷回風(fēng)，并嚴(yán)格按照規(guī)程內(nèi)容進行工作面風(fēng)量分配：B2107膠帶巷應(yīng)配風(fēng)量1300m3/min，實配風(fēng)量1650m3/min。

3 上隅角瓦斯綜合治理

對于U型通風(fēng)系統(tǒng)來講，在進風(fēng)巷回風(fēng)巷風(fēng)流壓差作用下，工作面風(fēng)流有兩種，一種直接從工作面流過，另一種則從工作面中下部流入采空區(qū)，經(jīng)采空區(qū)后再回到工作面上部及上隅角，上隅角是采空區(qū)瓦斯集中涌出通道，工作面上隅角顯而易見會產(chǎn)生瓦斯積聚。此外，采空區(qū)內(nèi)空氣密度大于含瓦斯的空氣密度，在高差作用下可形成一種自然上浮的“瓦斯力”使得采空區(qū)中高濃度瓦斯向采煤工作面上隅角移動，增加了上隅角瓦斯涌出量。實踐和研究表明，瓦斯積聚的另一個重要原因是采煤工作面的風(fēng)流運動狀態(tài)。在上隅角附近，由于主風(fēng)流方向的改變和幾何條件限制，風(fēng)流呈渦流形式?？拷煽諈^(qū)邊界，渦流的時均速度和脈動速度都等于零，但采空區(qū)向上隅角涌出大量高濃度瓦斯，形成瓦斯驅(qū)潛運移運動方式；在上隅角靠近煤壁側(cè)，渦流的時均速度和脈動速度也都等于零，如不存在瓦斯源，在“瓦斯壓力”作用出現(xiàn)附壁效應(yīng)，但附壁厚度不大，其瓦斯運移方式以分之?dāng)U散為主；在渦流區(qū)內(nèi)雖然時均速度和脈動速度都相對較大，但由于風(fēng)流的渦流運動形式，含瓦斯風(fēng)流處于不斷旋轉(zhuǎn)之中，難以進入主風(fēng)流中，使瓦斯在上隅角和回風(fēng)巷口循環(huán)運動積聚在渦流區(qū)中，形成上隅角瓦斯積聚。

3.1 工作面回采初期回風(fēng)上隅角瓦斯治理

B2107工作面回采初期由于回風(fēng)上隅角頂板垮落不好，回風(fēng)上隅角瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.3%。針對這種情況，采取了積極的應(yīng)對措施。一是增加B2107工作面配風(fēng)量，工作面配風(fēng)量從1120m3/min增加至1672m3/min。第二，在B2107工作面回風(fēng)上隅角增加一趟抽采管路，其中一趟抽采空區(qū)內(nèi)的瓦斯，另一趟延伸進回風(fēng)上隅角，對回風(fēng)上隅角進行埋管抽采。第三，由瓦斯員在4#支架至刮板運輸機頭掛一塊長為6米的大風(fēng)幛，使之將工作面的風(fēng)流一分為二，利用風(fēng)幛引導(dǎo)較多的風(fēng)流流經(jīng)上隅角，以稀釋高濃度瓦斯。此外，綜采隊對軌道巷、膠帶巷的頂板上的大、小托片拆除，強制放頂，使工作面隅角處得頂板盡快垮落，減少采空區(qū)的瓦斯向回風(fēng)上隅角涌出。綜采隊還要嚴(yán)格控制采煤機割煤速度，不超過0.7m/min，均衡組織生產(chǎn)，嚴(yán)格執(zhí)行“瓦斯達到臨界值就停產(chǎn)處理”的制度。

3.2 采用木板隔離墻封閉回風(fēng)上隅角利用埋管抽放技術(shù)

采用木板隔離墻封閉工作面回風(fēng)上隅角利用埋管抽放后，工作面回風(fēng)上隅角的瓦斯得到有效的綜合治理，取得了良好的效果，（工作面風(fēng)排瓦斯量由10.55m3/min降至5.52m3/min，回風(fēng)上隅角空間內(nèi)瓦斯?jié)舛扔?.3%左右降到了0.8%左右）；同時解放了綜采工作面的生產(chǎn)能力，礦井通風(fēng)能力得到了總體提升，取得了良好的經(jīng)濟效益和安全效益。木板隔離墻具體施工方法：第一，綜采隊提前將通往采空區(qū)的抽采管路拆至回風(fēng)上隅角，抽采管路拆除采用箭式布置，抽采不同區(qū)域內(nèi)的瓦斯。第二，木板隔離墻與煤幫夾角為110°-130°。第三，木板墻施工完畢后，用快速密閉材料在墻面噴涂保證墻體嚴(yán)密不漏風(fēng)。另外，用風(fēng)筒布將支架與隔離墻的縫隙堵嚴(yán)。

參考文獻

[1]龐立新.采煤工作面瓦斯防治技術(shù)[J].中州煤炭.2006（02）.

[2]寧偉文，陳鵬，文豪，張路.綜采工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)[J].中州煤炭.2010（11）.

[3]張贛萍.采煤工作面高位巷抽放瓦斯技術(shù)在建新礦的應(yīng)用[J].煤礦安全.2005（12）.

[4]司震.采煤工作面瓦斯治理方法探究[J].煤炭工程.2006（06）.

作者簡介：郝俊忠（1983，10-），男，就職于西山煤電屯蘭礦通風(fēng)區(qū)，助理工程師。