李文明

低瓦斯礦井U型通風(fēng)采煤工作面瓦斯綜合治理

李文明

(西山煤電股份公司鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030203)

低瓦斯礦井U型通風(fēng)采煤工作面上隅角瓦斯治理是礦井通風(fēng)瓦斯管理的難點(diǎn)，對(duì)采煤工作面細(xì)化通風(fēng)管理并采用上隅角埋管或插管抽放，可有效解決采煤工作面上隅瓦斯超限問題，對(duì)于類似的低瓦斯礦井U型通風(fēng)系統(tǒng)的采煤工作面上隅角瓦斯治理有非常重要的借鑒意義。

低瓦斯礦井;U型通風(fēng)系統(tǒng);瓦斯綜合治理

1 礦井及工作面概況

鎮(zhèn)城底礦位于西山煤田的西北邊緣，地處古交市西北11 km，太佳鐵路、太嵐鐵路橫貫礦區(qū)，交通便利。礦井1986年建成投產(chǎn)，礦井生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)150萬t/年，生產(chǎn)能力核定為190萬t/年。礦區(qū)總面積22.8 km2;碳系為太原組和二迭系山西組為本區(qū)含煤地層，共含煤13層，可采煤層8層，礦井主采煤層為2.3#肥煤、8#焦煤兩種。礦井保有儲(chǔ)量為 26.9 萬 t，可采儲(chǔ)量為15 205.1萬t，礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，礦井為斜井單水平開拓，+760水平為主水平，+820水平為輔助水平。礦井共有7個(gè)井口，4個(gè)進(jìn)風(fēng)井中的主斜井、副斜井和副立井位于井田中央，南進(jìn)風(fēng)井位于井田南翼;東風(fēng)井、西風(fēng)井和南風(fēng)井分別位于井田的東翼、西翼和南翼，礦井采用分區(qū)式通風(fēng)。

18302采煤工作面井下位于東二下組采區(qū)，北鄰東二下組回風(fēng)、軌道、皮帶巷，東鄰已回采結(jié)束的18306工作面，其他為未開采區(qū)。18302工作面所采煤層為8#煤層，煤層穩(wěn)定，煤層整體呈單斜構(gòu)造形態(tài)，由北至南傾斜，煤層厚度為4.13，工作面走向長度606～828 m，可推進(jìn)長度為95+40 m，共145 m，工作面采用長壁式綜合機(jī)械化采煤法，低位放頂煤工藝，割煤高度 2.3 m，放煤高度 1.83 m，采放比1∶0.79。

由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，為了提高資源回收率，工作面補(bǔ)送軌道巷，工作面形成“兩進(jìn)一回”類U型通風(fēng)系統(tǒng)，見圖1。

圖1 18302工作面通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2 18302采煤工作面瓦斯來源分析

18302采煤工作面所在的東二下組采區(qū)瓦斯相對(duì)涌出量為2.57 m3/t，屬低瓦斯區(qū)域。18302采煤工作面瓦斯主要有三個(gè)方面。一部分由于采煤機(jī)割煤效率高，速度快，落煤量大，快速解吸落煤中的瓦斯，一部分由于采用輕型放頂煤技術(shù)，在放頂煤的過程中由于受壓、落煤過程中釋放出的瓦斯，一部分是來自采空區(qū)的圍巖、預(yù)留煤柱及鄰近層的瓦斯。這些瓦斯由于采煤工作面的風(fēng)流流動(dòng)的影響及上隅角風(fēng)流渦流使積聚在上隅角，特別是切頂線以內(nèi)的瓦斯不能被工作面風(fēng)流帶走和稀釋，給采煤工作面的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的安全隱患。

3 問題的提出及解決方案

在18302采煤工作面緊鄰的18306工作面生產(chǎn)過程中，工作面上隅角瓦斯?jié)舛冉?jīng)常處于3% ～5%超限狀態(tài)，根據(jù)18306工作面及18302巷道掘進(jìn)過程的瓦斯涌出情況，預(yù)測18302瓦斯涌出量為5～6 m3/min，單靠以往的掛風(fēng)障或風(fēng)機(jī)通風(fēng)等管理手段，工作面上隅角瓦斯?jié)舛炔荒苡行Э刂圃谝?guī)定范圍內(nèi)，將會(huì)嚴(yán)重影響礦井生產(chǎn)和作業(yè)人員的安全。為了杜絕安全隱患，本著投資少見效快的原則，經(jīng)研究決定，強(qiáng)化細(xì)化通風(fēng)管理，通過建立移動(dòng)瓦斯抽放系統(tǒng)，在上隅角埋管或插管進(jìn)行局部瓦斯抽放來解決采煤工作面上隅角瓦斯問題。

經(jīng)過設(shè)計(jì)及選型計(jì)算，抽放泵選用2BEC－42型礦用移動(dòng)瓦斯抽放泵2臺(tái)，最大抽氣量為160 m3/min，抽放管路直徑為d355 mm。

4 U型通風(fēng)系統(tǒng)采煤工作面的細(xì)化管理

1)采煤工作面合理配風(fēng)，不僅要滿足作業(yè)環(huán)境和人員的需要，而且要防止采煤工作面風(fēng)量太大將工作面采空區(qū)瓦斯大量帶出。根據(jù)計(jì)算，工作面應(yīng)配風(fēng)量為820 m3/min，根據(jù)采煤工作面現(xiàn)場情況，18302工作面配風(fēng)量為930 m3/min，軌道順槽與中間巷自然分配風(fēng)量分別為462 m3/min、468 m3/min，即可滿足了工作面安全生產(chǎn)的需要，從而也能夠降低工作面向采空區(qū)擴(kuò)散的風(fēng)量，減少采空區(qū)瓦斯向工作面逸散。

2)加強(qiáng)采煤工作面采空區(qū)風(fēng)流的管理。首先加強(qiáng)采煤工作面軌道順槽進(jìn)風(fēng)端頭、皮帶順槽回風(fēng)端頭切頂線后采空區(qū)頂板的管理。將進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)端頭的頂板錨桿、錨索的托盤及時(shí)拆掉，保證兩端頭切頂線后的頂板及時(shí)垮落，增大采空區(qū)風(fēng)流的阻力;其次加強(qiáng)軌道順槽的超前支護(hù)，保證有效的通風(fēng)斷面，以達(dá)到減少向采空區(qū)的漏風(fēng)量，從而減少采煤工作面上隅角從采空區(qū)帶出的瓦斯。

5 抽放系統(tǒng)的建立

抽放泵站和管路的布置。18302采煤工作面移動(dòng)瓦斯抽放系統(tǒng)泵站根據(jù)現(xiàn)場巷道布置情況設(shè)置在18302軌道、皮帶順槽的聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)，在回風(fēng)側(cè)設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗，抽放泵站采用獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。2臺(tái)抽放泵同向布置，并聯(lián)安裝，平時(shí)1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，瓦斯涌出異常時(shí)，可并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)。瓦斯抽放泵站外設(shè)置1個(gè)6 m3的循環(huán)水池，采用2臺(tái)清水泵供水，并在皮帶順槽設(shè)置80 m長的管路進(jìn)行散熱系統(tǒng)。

18302工作面瓦斯抽放管負(fù)壓側(cè)從18302抽放泵站→18302皮帶順槽→18302上隅角，管路敷設(shè)長度為710 m;正壓側(cè)管路從18302抽放泵站→18302皮帶順槽→18302回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷→東二下組回風(fēng)巷，管路敷設(shè)長度為80 m。

6 抽放方式選擇

在18302采煤工作面生產(chǎn)過程中，采用上隅角插管或埋管的方式進(jìn)行抽放。

上隅角直接插管的方法是在靠近上隅角管路用20～30 m長、d500 mm負(fù)壓風(fēng)筒，通過d355/500過渡節(jié)與抽放主管路連接，將負(fù)壓風(fēng)筒直接插入上隅角并吊掛在頂板上，隨著工作面的推進(jìn)，先移動(dòng)抽放負(fù)壓風(fēng)筒，再拆下前端一節(jié)抽放管，再接上過渡節(jié)與負(fù)風(fēng)筒，如此循環(huán);上隅角埋管的方法是在皮帶順槽每隔15 m設(shè)置1根花管，工作面最前的2根花通過安設(shè)有蝶閥的抽放支管與主管邊接，下一根花管提前埋設(shè)好，在距采空區(qū)新埋花管1～2 m時(shí)，將上一根花管甩開，交替銜接，保證花管的有效使用。見圖2。

7 瓦斯治理效果檢驗(yàn)

1)當(dāng)采煤工作面的風(fēng)量不足820 m3/min時(shí)，達(dá)不到規(guī)程的要求，同時(shí)工作面回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛扔袝r(shí)超過0.5%，工作面風(fēng)量達(dá)到1 000 m3/min以上時(shí)，從工作面上隅角采空區(qū)出來的風(fēng)量太大，會(huì)帶出大量的采空區(qū)瓦斯，同時(shí)回風(fēng)流的濃度不穩(wěn)定。

2)18302采煤工作面上隅角未采取抽放措施前，瓦斯?jié)舛冉?jīng)常處于3%以上，當(dāng)采煤機(jī)割煤時(shí)，最高達(dá)到5%。建立18302瓦斯移動(dòng)抽放系統(tǒng)，在該工作面經(jīng)過4個(gè)月的實(shí)踐觀察，瓦斯抽放混合量在60～70 m3/min，抽放濃度控制在1.5%以下時(shí)。在18302工作面生產(chǎn)初期，由于采空區(qū)范圍小，工作面瓦斯涌出量在1～3 m3/min，采用上隅角直接插管進(jìn)行抽放，即可解決上隅角瓦斯問題。

3)當(dāng)18302采煤工作面推進(jìn)超過100 m時(shí)，隨著采空區(qū)范圍的擴(kuò)大，工作面瓦斯涌出量達(dá)到3～5 m3/min，采用上隅角直接插管不能有效解決上隅角瓦斯，改用埋管抽放，18302采煤工作面上隅角的瓦斯?jié)舛纫恢笨刂圃?.55%以下，保證了安全生產(chǎn)。

8 結(jié)論

1)采煤工作面的實(shí)際配風(fēng)量要合理，不宜過大或過小，在滿足需風(fēng)量的情況下，不能太大。同時(shí)必須及時(shí)拆除軌道、皮帶順槽端頭的錨桿、錨索支護(hù)的托盤。

2)低瓦斯區(qū)域的采煤工作面采用井下移動(dòng)抽放系統(tǒng)，通過上隅角插管或埋管可有效解決上隅角瓦斯問題。18302采煤工作面采用2BEC－42型礦用移動(dòng)抽放泵，選型d355 mm的800 m抽放管路，保證了瓦斯抽放系統(tǒng)的有效運(yùn)行，抽放管路的混合量能夠達(dá)到60～70 m3/min，管路管徑的選擇合理。

3)低瓦斯區(qū)域的采煤工作面采用上隅角埋管抽放的關(guān)鍵技術(shù)在埋設(shè)的花管間距以及濃度的控制，合理的花管間距可有效牽制采煤工作面采空區(qū)至上隅角風(fēng)流的流向和流量，上隅角瓦斯?jié)舛鹊幕ü荛g距為15 m，最佳效果為在用花管距上隅角切頂線8～10 m。同時(shí)加強(qiáng)抽放濃度的控制，以保證抽放工作的安全。

Gas Comprehensive Treatment of U Ventilation Coal Mining Face in Low Gas Mine

Li Wen－ming

The upper corner gas control of the U ventilation coal mining face in low gas mine is the difficulty of gas management in mine ventilation，refines ventilation management of the coal mining face and uses the upper corner laying pipe or spile drainage，can effectively solve gas over－limitation of the upper corner in the coal mining face，for the upper corner gas control of coal mining face similar U ventilation system in low gas mine has very important significance.

Low gas mine;U ventilation system;Gas comprehensive treatment

TD724

A

1672－0652(2011)10－0028－03

2011－10－08

李文明(1972—)，男，山西左云人，1996年畢業(yè)于山東礦業(yè)學(xué)院，工程師，主要從事煤礦“一通三防”管理工作(E －mail)changfulin481@163.com