綜采工作面回風(fēng)隅角賦存CO的成因與處理措施

劉勇 張當(dāng)成

(陜西陜煤陜北礦業(yè)公司韓家灣煤炭公司,陜西榆林 719315)

綜采工作面回風(fēng)隅角賦存CO的成因與處理措施

劉勇 張當(dāng)成

(陜西陜煤陜北礦業(yè)公司韓家灣煤炭公司,陜西榆林 719315)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和和諧社會(huì)的構(gòu)建,我國(guó)的煤礦企業(yè)發(fā)展越來(lái)越快,在進(jìn)行煤礦開采時(shí),一定要保證井下開采的安全,只有這樣才能保證煤礦企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。綜采工作面回風(fēng)隅角CO含量對(duì)井下安全開采有很大的影響,如果其CO含量超標(biāo),就會(huì)很有可能引起各種安全隱患,因此,需要對(duì)綜采工作面回風(fēng)隅角CO含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制,發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)現(xiàn)象時(shí),要及時(shí)分析引起CO超標(biāo)的原因,并制定合理的處理措施,從而保證井下的安全生產(chǎn)。

綜采工作面 CO 處理措施

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，礦井工作人員逐漸發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行煤礦開采時(shí)，火災(zāi)并不是引起CO超標(biāo)的主要原因，在采空區(qū)的內(nèi)因及外因漏風(fēng)的情況下，煤炭會(huì)在低溫條件下，發(fā)生氧化現(xiàn)象從而產(chǎn)生CO。一般情況下，發(fā)現(xiàn)CO超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)，除了爆破、爆炸產(chǎn)生的CO外，常認(rèn)為CO主要來(lái)源火災(zāi)或者煤層自燃，很少考慮到煤層采空區(qū)漏風(fēng)而引起的CO超標(biāo)。文章重點(diǎn)介紹了初采初放期間采空區(qū)內(nèi)因及外因漏風(fēng)與CO產(chǎn)生的關(guān)系，分析了產(chǎn)生CO的原因，并提出相應(yīng)的處理措施，從而為安全生產(chǎn)提供保障。

1 綜采工作面概況

2305綜采工作面處于煤礦2-2煤層三盤區(qū)，周圍沒有大型的建筑物，也沒有村莊，綜采工作面所處的地質(zhì)多為流沙和半流沙，從切眼幫到停采線，綜采工作面的走向長(zhǎng)度共有1810m，工作面共260m寬，可開采面積達(dá)485080m2。在該綜采工作面中，采用長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤，一次采全高，全部跨落法管理頂板的方法進(jìn)行煤層開采，在該開采面中，煤層的平均厚度為4，34m，在開采過(guò)程中，共設(shè)置有157個(gè)支架。該綜采工作面采用“U”形方式進(jìn)行通風(fēng)，有2個(gè)進(jìn)風(fēng)巷道，1個(gè)回風(fēng)巷道。

2 綜采工作面回風(fēng)隅角賦存CO情況

該綜采工作面剛開始初采初放過(guò)程中，當(dāng)開采到25m時(shí)，對(duì)回風(fēng)隅角CO進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果為10ppm，當(dāng)開采到50m后，對(duì)CO含量進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果為28ppm，然后采用KSS—2100束管在CO最高監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)CO的含量在30ppm，通過(guò)對(duì)CO含量實(shí)時(shí)持續(xù)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)CO的含量有持續(xù)上升的現(xiàn)象，并且最高測(cè)量值高達(dá)115ppm，對(duì)O2、N2、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等成分的含量進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)不是由煤層自燃發(fā)火引起CO含量上升。

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在已經(jīng)開采完的區(qū)域，也就是采空區(qū)，會(huì)有一部分礦井風(fēng)流通過(guò)支架空隙與進(jìn)風(fēng)隅角，從而形成漏風(fēng)，造成漏風(fēng)的原因有兩方面，一是煤層的上部巖層存在縫隙、冒落等現(xiàn)象，造成地表沉陷，從而在采煤場(chǎng)與地表之間形成漏風(fēng)通道；二是隨著工作面的不斷推進(jìn)，采空區(qū)頂板周期來(lái)壓，加上冒落過(guò)程具備的碎脹性，導(dǎo)致冒落不密實(shí)，從而引起漏風(fēng)通道。在自然風(fēng)壓、礦井通風(fēng)機(jī)等的作用下，漏風(fēng)通道兩端的風(fēng)壓不相同，會(huì)產(chǎn)生風(fēng)壓差，導(dǎo)致部分風(fēng)流會(huì)通過(guò)漏風(fēng)通道進(jìn)入采空區(qū)，形成漏風(fēng)現(xiàn)象。發(fā)生漏風(fēng)后，采空區(qū)遺留的浮煤會(huì)接觸到氧氣，逐漸發(fā)生氧化作用，從而產(chǎn)生大量的CO，造成綜采工作面回風(fēng)隅角賦存CO。

3 綜采工作面回風(fēng)隅角賦存CO的成因分析

綜采工作面在回采之前，其配風(fēng)量根據(jù)采高、最小空頂距、最大空頂距進(jìn)行設(shè)置，其大小為1200m3/min，但工作面配備的1200m3/ min風(fēng)流在沒有全部進(jìn)入綜采工作面時(shí)，已經(jīng)有一部分風(fēng)流通過(guò)支架空隙與進(jìn)風(fēng)隅角，引起漏風(fēng)，導(dǎo)致有效風(fēng)量減少。通過(guò)支架空隙與進(jìn)風(fēng)隅角進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流，會(huì)為采空區(qū)的浮煤提供有氧條件，從而引起浮煤氧化，生產(chǎn)CO，造成綜采工作面回風(fēng)隅角賦存CO。

由于煤層上部巖層存在裂隙，并且有冒落現(xiàn)象，使得地表容易出現(xiàn)沉陷，從而在井下采煤場(chǎng)與地表之間形成漏風(fēng)通道。從礦井地質(zhì)柱狀圖看，礦井的煤層屬于淺埋藏煤層，地表和煤層的距離大約為99m，而地表上的風(fēng)積沙覆蓋厚度大約為5m-20m，地表中不斷變化的漏風(fēng)會(huì)通過(guò)采空區(qū)和地表之間形成漏風(fēng)通道進(jìn)入采空區(qū)。通過(guò)對(duì)該工作面的地表進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)采空區(qū)和地表之間有一條長(zhǎng)為50m、寬為1m的漏風(fēng)通道，并隨著地表的沉降逐漸變大，對(duì)漏風(fēng)通道進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)有微風(fēng)進(jìn)入采空區(qū)。

通過(guò)對(duì)采空區(qū)地表裂縫及地面巖層移動(dòng)概貌圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著工作面的不斷推進(jìn)，綜采工作面頂板不斷冒落，并且頂板會(huì)不斷的產(chǎn)生新裂縫，隨著整體巖體的不斷移動(dòng)，原有的裂縫又會(huì)不斷的閉合、開裂，最后引起地面沉降，經(jīng)過(guò)對(duì)進(jìn)、回風(fēng)巷道進(jìn)行實(shí)測(cè)，測(cè)得配風(fēng)多出100m3/min的風(fēng)量，通過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)多出來(lái)的100m3/ min風(fēng)量是由地表縫隙造成的。

煤是一種有機(jī)大分子物質(zhì)，在外力作用下，煤體會(huì)產(chǎn)生大量的裂隙，并且破碎，而煤分子也會(huì)斷裂，產(chǎn)生大量的自由基，在有氧環(huán)境中，自由基會(huì)與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，從而產(chǎn)生CO。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)有一部分CO通過(guò)支架空隙進(jìn)入采空區(qū)，并流動(dòng)到回風(fēng)隅角，由于回風(fēng)隅角處于回風(fēng)流的拐角處，是風(fēng)流的死角，因此，CO會(huì)不斷流動(dòng)到回風(fēng)隅角，從而引起CO持續(xù)超標(biāo)。

4 綜采工作面回風(fēng)隅角賦存CO的處理措施

(1) 在綜采工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)支架上安裝能隨著支架移動(dòng)的折疊鐵門，并在煤墻和支架處設(shè)置可以轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)簾架，這樣折疊鐵門和風(fēng)簾架會(huì)隨著工作面的推進(jìn)而移動(dòng)，由于礦井是低瓦斯礦井，降低了工作面的風(fēng)量，因此，從工作面、隅角進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)量會(huì)極大的減少，從而降低了浮煤氧化現(xiàn)象，從根源上減少了CO的產(chǎn)生。

(2) 生產(chǎn)科要定期對(duì)采空區(qū)地表縫隙變化情況進(jìn)行調(diào)查，并制定合理的措施，及時(shí)對(duì)縫隙封堵。

(3) 要優(yōu)化綜采工作面，適當(dāng)?shù)臏p少聯(lián)絡(luò)巷的數(shù)量，增加安全煤柱的厚度，并采用合理的材料噴涂密閉墻，提高密閉墻的密封性，從而杜絕密閉漏風(fēng)帶來(lái)的危害。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析，可以看出：采空區(qū)地表沉降，引起漏風(fēng)，是引起采空區(qū)浮煤氧化成CO的主要原因；由于回風(fēng)隅角處于回風(fēng)流的拐角處，是風(fēng)流的死角，而CO會(huì)通過(guò)支架空隙進(jìn)入采空區(qū)，并流動(dòng)到回風(fēng)隅角，這是綜采工作面回風(fēng)隅角賦存CO的主要原因。根據(jù)這些原因，制定相應(yīng)的處理措施，從而有效地防止綜采工作面回風(fēng)隅角賦存CO的現(xiàn)象，為煤礦的安全開采提供保障。

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