3- 807工作面需風(fēng)量及瓦斯防治研究

陳 旋

(山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司， 山西 長(zhǎng)治 047100)

1 前言

3-807工作面位于經(jīng)坊煤業(yè)八采區(qū)，底板標(biāo)高+470～+560m，工作面傾向長(zhǎng)200m，走向長(zhǎng)1 968m，煤層平均厚度6.3m，煤層傾角2°～6°，煤層為黑色、塊狀、粉末狀，以亮煤為主，賦存穩(wěn)定。工作面直接頂為泥巖，厚度1.28m，基本頂為砂巖，厚度6.83m；直接底為泥巖，厚度0.57m，基本底為細(xì)粒砂巖，厚度2.93m。工作面最大涌水量預(yù)計(jì)120m3/h，工作面正常涌水量預(yù)計(jì)80m3/h。工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化放頂煤工藝回采，采用全部垮落法控制頂板，工作面采高2.8m,放頂高度3.5m，采放比為1：1.25，底煤回收率為97%，頂煤回收率為93%，“一采一放”為一循環(huán)。

煤層無自燃傾向，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為15.25m3/min，噸煤瓦斯涌出量為4.9m3/t，工作面初采期間低負(fù)壓瓦斯抽采濃度為2.9%，瓦斯抽采標(biāo)況純流量為1.23m3/min，高負(fù)壓瓦斯抽采濃度為11.16%，瓦斯抽采標(biāo)況純流量為3.52m3/min，工作面配風(fēng)量為3 000m3/min，回風(fēng)巷道當(dāng)日最大實(shí)測(cè)值為0.35%,工作面瓦斯抽采率為31.1%。

2 通風(fēng)方式及通風(fēng)路線

該工作面采用U型通風(fēng)方式，上行通風(fēng)。

新鮮風(fēng)流：進(jìn)風(fēng)立井→北集中運(yùn)輸大巷→西二集中運(yùn)輸大巷→八采區(qū)運(yùn)輸大巷→3- 807運(yùn)輸巷道→3- 807綜放工作面

污風(fēng)流：3- 807綜放工作面→3- 807回風(fēng)巷道→八采區(qū)回風(fēng)巷→北翼總回風(fēng)巷→北翼回風(fēng)立井→地面

3 工作面需風(fēng)量計(jì)算

3.1 按氣象條件確定需風(fēng)量

Q采=60×70%×Vcf×Scf×K采高×K采面長(zhǎng)

(1)

式中：Q采——采煤工作面需要風(fēng)量，m3/min；

Scf——采煤工作面平均有效斷面，按最大和最小控頂有效斷面的平均值計(jì)算，分別取5.663m3、4.863m2；

K采高——采煤工作面采高調(diào)整系數(shù)，根據(jù)《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》(AQ 1056—2008)[1]取1.2；

K采面長(zhǎng)——采煤工作面長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)，根據(jù)《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》(AQ 1056—2008)取1.4；

70%——有效通風(fēng)斷面系數(shù)；

Vcf—— 采煤工作面風(fēng)速，根據(jù)《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》(AQ 1056—2008 )取1.5。

Q采=60×70%×Vcf×Scf×K采高×K采面長(zhǎng)=

60×70%×1.5×(5.663+4.863)/2×2.8×1.2×1.4=1 559.7m3/min

3.2 按工作面瓦斯涌出量計(jì)算

Q采=100qCH4×K采涌

(2)

式中：qCH4——工作面回風(fēng)流中平均瓦斯絕對(duì)涌出量；

K采涌——采煤工作面瓦斯涌出不均衡備用風(fēng)量系數(shù)，取1.7。

工作面回風(fēng)流中絕對(duì)瓦斯涌出量為15.25m3/min。參照3- 807工作面初采期間瓦斯抽采標(biāo)況純流量為3.52m3/min，qCH4為11.73m3/min，則Q采為1 994.1m3/min。

3.3 按采煤工作面同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算需風(fēng)量

每人供風(fēng)量約為4m3/min。則Q采為

Q采>4N

(3)

式中：N——工作面同時(shí)作業(yè)最多人數(shù),根據(jù)3- 807綜放工作面勞動(dòng)組織表，零點(diǎn)班、四點(diǎn)班與八點(diǎn)班交接班時(shí)，工作面人數(shù)最多，為80人。

則Q采=4×80=320m3/min。

3.4 按礦用防爆柴油機(jī)車需風(fēng)量

Qdl=4×Ndl×(Pdl1+Pdl2)×kdl

(4)

式中：Qdl——該地點(diǎn)礦用防爆柴油機(jī)車尾氣排放稀釋需風(fēng)量，m3/min；

4——單位功率供風(fēng)指標(biāo)，取4m3/min；

Ndl——該地點(diǎn)礦用防爆柴油機(jī)車的臺(tái)數(shù)，防爆柴油機(jī)車臺(tái)數(shù)共2臺(tái)；

Pdl——該地點(diǎn)礦用防爆柴油機(jī)車的功率，共有2臺(tái)，分別為90kW、32kW；

kdl——配風(fēng)系數(shù)，該地點(diǎn)是用1臺(tái)礦用防爆柴油機(jī)車運(yùn)輸時(shí)，kdl為1.0；該地點(diǎn)使用2臺(tái)礦用防爆柴油機(jī)車運(yùn)輸時(shí)，kdl為0.75；該地點(diǎn)使用3臺(tái)及以上礦用防爆柴油機(jī)車運(yùn)輸時(shí)，kdl為0.5。

則Qdl為732m3/min。

綜上所述，采煤工作面需風(fēng)量最大為1 994.1m3/min。

4 需風(fēng)量檢驗(yàn)

1) 工作面最小需風(fēng)量

Qcf≥60×0.25S=

60×0.25×14.7=

220.5m3/min

(5)

2) 工作面最大需風(fēng)量

Qcf≤60×4.0S=

60×4×14.7=

3 528m3/min

(6)

式中：h——采煤工作面實(shí)際采高，取2.8m；

l——采煤工作面實(shí)際寬度，取7.5m；

0.25——采煤工作面允許的最小風(fēng)速，m/s；

4——采煤工作面允許的最大風(fēng)速，m/s；

70%——有效通風(fēng)斷面系數(shù)；

S——采煤工作面有效斷面積，S=l×h×70%=7.5×2.8×70%=14.7m2。

根據(jù)以上計(jì)算得出工作面的最小需風(fēng)量為220.5m3/min，最大需風(fēng)量為3 528m3/min，采煤工作面配風(fēng)量滿足要求。

5 工作面瓦斯抽采

為保證3- 807綜放工作面的安全回采，現(xiàn)采用3種方法對(duì)工作面進(jìn)行瓦斯抽采。

5.1 工作面預(yù)抽

工作面兩巷掘進(jìn)過程中，施工工作面瓦斯抽采管路、預(yù)抽鉆孔，提前進(jìn)行瓦斯抽采。在工作面回采前，當(dāng)工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)標(biāo)后，才可進(jìn)行后續(xù)回采工作。

根據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本標(biāo)準(zhǔn)》(AQ 1026—2006)的規(guī)定，日產(chǎn)量在8 000～10 000t的工作面回采時(shí)期可解吸瓦斯含量不大于4.5m3/t。

5.2 高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯

高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯技術(shù)就是采用沿回風(fēng)巷道布置鉆場(chǎng)，在裂隙帶內(nèi)施工高位鉆孔抽采瓦斯,抽采半徑為1.5m。

在3- 807綜放工作面回風(fēng)巷道第一個(gè)鉆孔距開切眼3m，順著回風(fēng)巷道依次布置，施工395個(gè)鉆孔。運(yùn)輸巷道第一個(gè)鉆孔距開切眼4.5m，施工397個(gè)鉆孔(其中運(yùn)輸巷道、回風(fēng)巷道各有約410m的斷層帶，未施工鉆孔)。施工工程量具體內(nèi)容見表1。

表1 施鉆工程量

由于施工過程中部分鉆孔到達(dá)一定深度時(shí)遇到矸石，所以鉆孔施工并未完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.3 采空區(qū)瓦斯抽采

在工作面回風(fēng)巷道，每隔35m布置一個(gè)抽采鉆場(chǎng)，第一個(gè)抽采鉆場(chǎng)距開切眼35m，其他鉆場(chǎng)每隔35m一個(gè)，共布置32個(gè)鉆場(chǎng)。

3- 807運(yùn)輸巷道：φ325mm瓦斯管路安裝工程量1 890m。

3- 807回風(fēng)巷道：φ325mm瓦斯管路安裝工程量1 922m；

φ426mm瓦斯管路安裝工程量1 930m；

φ325mm自動(dòng)監(jiān)測(cè)和孔板流量計(jì)二套；

φ426mm自動(dòng)監(jiān)測(cè)和孔板流量計(jì)一套；

φ325mm除渣器二套；

φ426mm除渣器一套；

φ325mm變?chǔ)?08mm三通73個(gè)；

φ426mm變?chǔ)?08mm三通37個(gè)；

自動(dòng)放水器10個(gè)。

6 瓦斯防治

6.1 工作面上隅角瓦斯防治

(1) 端尾支護(hù)工隨工作面推進(jìn)及時(shí)回撤端尾支柱，縮小控頂距。

(2) 端尾支護(hù)工當(dāng)班每隔10 min要向上隅角噴壓力水一次，確保及時(shí)沖淡瓦斯。

(3) 加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測(cè)，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時(shí)，必須切斷電源，采取措施進(jìn)行處理，否則，不得做其他任何工作。

6.2 工作面開切眼使用擋風(fēng)簾管理措施

結(jié)合工作面瓦斯治理狀況，為加強(qiáng)3- 807綜放工作面開切眼擋風(fēng)簾的安全管理，防止工作面上隅角瓦斯積聚，特制定本措施。

(1) 根據(jù)3- 807綜放工作面上隅角、回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛群侠碓O(shè)置擋風(fēng)簾，稀釋采空區(qū)涌出的瓦斯，防止瓦斯積聚。

(2) 擋風(fēng)簾位置設(shè)置在工作面機(jī)尾頂板完好區(qū)域內(nèi)，支護(hù)有效的區(qū)域，防止設(shè)置擋風(fēng)簾時(shí)掉矸傷人。

(3) 擋風(fēng)簾要使用完好的風(fēng)筒布，懸掛要密實(shí)牢靠，嚴(yán)禁撕、撤擋風(fēng)簾，人員經(jīng)過設(shè)置擋風(fēng)簾的地點(diǎn)，必須及時(shí)復(fù)原狀。每班設(shè)專人檢查、維護(hù)，班后及時(shí)沖洗煤塵。嚴(yán)禁人員有意損壞擋風(fēng)簾，否則將對(duì)責(zé)任者進(jìn)行責(zé)任追究。

(4) 每班安排一名人員配合專職瓦檢員檢測(cè)工作面回風(fēng)流、上隅角瓦斯?jié)舛?，以便采取有效措施設(shè)置風(fēng)簾指導(dǎo)安全生產(chǎn)，做到班前、班中(割煤至機(jī)尾調(diào)頭時(shí))、班后三檢測(cè)。

(5) 工作面遇到過地質(zhì)構(gòu)造帶、瓦斯涌出量異常等特殊情況時(shí)，由班長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)管理，提高擋風(fēng)簾引導(dǎo)風(fēng)流效率。

(6) 各跟班副隊(duì)長(zhǎng)要對(duì)當(dāng)班工作面通風(fēng)情況、安全生產(chǎn)狀況全面掌握，發(fā)現(xiàn)影響通風(fēng)狀況及時(shí)處理。

(7) 3- 807綜放工作面風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%或CO2濃度超過1.5%時(shí)，必須停止工作，切斷電源，查明原因，及時(shí)進(jìn)行處理。

(8) 工作面出現(xiàn)無風(fēng)、微風(fēng)等異常通風(fēng)狀況時(shí)，跟班副隊(duì)長(zhǎng)或班組長(zhǎng)有下達(dá)撤人的決策權(quán)及指揮權(quán)，合理組織，撤出工作面作業(yè)人員。

7 結(jié)論

采用4種方式對(duì)工作面的通風(fēng)風(fēng)量進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了風(fēng)速核驗(yàn)，3- 807工作面需風(fēng)量為1 994.1m3/min；同時(shí)對(duì)3- 807工作面瓦斯防治進(jìn)行了研究，對(duì)開切眼處擋風(fēng)簾的使用進(jìn)行了規(guī)范，為工作面的安全生產(chǎn)提供了保障。