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        淺談高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯防治

        2015-07-02 15:55:09張宜翔王超群
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年12期
        關(guān)鍵詞:上隅角工作面

        張宜翔++王超群

        摘 要:高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯治理,一直是煤礦企業(yè)一大難題。本文首先介紹了上隅角瓦斯涌出的特點(diǎn),其次闡述了高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限聚集的原因,重點(diǎn)論述高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯的防治策略,為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)提供重要的理論支持。

        關(guān)鍵詞:高瓦斯礦井;工作面;上隅角;瓦斯防治

        1 上隅角瓦斯涌出特點(diǎn)

        1.1 瓦斯涌出量大

        高瓦斯綜采工作面上隅角瓦斯涌出量大是一個(gè)普遍問(wèn)題, 根據(jù)某礦幾個(gè)工作面的測(cè)定, 最大為8.65 m3/min , 占工作面瓦斯來(lái)源的50%左右。

        1.2 瓦斯涌出波動(dòng)性大

        上隅角瓦斯來(lái)源于采空區(qū), 有較充分的瓦斯供給源, 當(dāng)采面上、下隅角管理得好, 措施得當(dāng), 可以大大減少采空區(qū)瓦斯向采面和回風(fēng)流流動(dòng), 可以將上隅角瓦斯控制到最小的程度;而當(dāng)措施不得當(dāng), 管理失控時(shí)則上隅角瓦斯涌出量大。

        1.3 上隅角瓦斯涌出量大是工作面瓦斯超限的主要原因

        上隅角瓦斯涌出量占采面瓦斯涌出量的50 %左右, 采面生產(chǎn)處于瓦斯超限臨界狀態(tài), 采面回風(fēng)時(shí)有瓦斯?jié)舛瘸蕖?/p>

        2 高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限聚集的原因

        針對(duì)高瓦斯礦井而言,工作面借助的通風(fēng)形式是U型,頂板的控制借助全部垮落的方法。其瓦斯的來(lái)源是:

        2.1 工作面的落煤以及地質(zhì)構(gòu)造

        針對(duì)賦存具備相應(yīng)制約作用的斷層工作面來(lái)講,在通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造范圍的工作面會(huì)導(dǎo)致局部區(qū)域增多瓦斯,并且大量的瓦斯會(huì)在工作面落煤的情況下由煤壁裂隙當(dāng)中涌出,這也導(dǎo)致了上隅角瓦斯的超限。

        2.2 臨近采空區(qū)以及上覆煤層瓦斯的涌入

        對(duì)高瓦斯礦井工作面的煤層進(jìn)行采掘的時(shí)候,大部分的臨近采空區(qū)剩余瓦斯和上覆煤層的瓦斯會(huì)向采空區(qū)與工作面涌入,這是上隅角瓦斯的主要來(lái)源,進(jìn)而導(dǎo)致上隅角瓦斯的超限。

        2.3 頂板的跨落

        在分析場(chǎng)地經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,在工作面出現(xiàn)周期性來(lái)壓的情況下,采空區(qū)頂板會(huì)迅速地下沉,大面積垮落的頂板會(huì)壓實(shí)采空區(qū),進(jìn)而大大地減小了采空區(qū)的間隙,這就會(huì)帶出或者是擠出聚集在采空區(qū)上部濃度較高的瓦斯,以及在漏風(fēng)通道到達(dá)工作面上隅角的影響下,會(huì)使上隅角瓦斯超限聚集。

        2.4 采空區(qū)漏風(fēng)到達(dá)上隅角的位置

        針對(duì)工作面通風(fēng)形式是U型的,瓦斯的流場(chǎng)有著相應(yīng)的規(guī)律性。高瓦斯礦井工作面瓦斯流場(chǎng)的規(guī)律是,順著工作面延伸的趨勢(shì),由工作面往采空區(qū)位置里面的剖面而言,采空區(qū)是拋物線的瓦斯流場(chǎng),而由工作面進(jìn)風(fēng)巷往回風(fēng)巷的剖面而言,采空區(qū)是直線的瓦斯流場(chǎng),并且最大化地呈現(xiàn)在上隅角。處于U型通風(fēng)系統(tǒng)的工作面風(fēng)流能夠劃分成為兩個(gè)組成部分,其中,一個(gè)部分是直接性地流過(guò)發(fā)展面,而另外一個(gè)部分是向采空區(qū)流入,然后再回至上隅角和工作面上部,進(jìn)而導(dǎo)致瓦斯在上隅角超限。

        3 高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯的防治策略

        3.1 上下隅角的截堵策略

        借助編織袋裝灰渣和矸石等材料,在采面上、下隅角進(jìn)行截堵,并且進(jìn)行嚴(yán)實(shí)地充填,進(jìn)而使上隅角瓦斯的涌出與采空區(qū)的漏風(fēng)減少。事實(shí)表明,上下隅角堵截能夠?qū)崿F(xiàn)理想的成效。

        3.2 同風(fēng)巷道的增加策略

        也就是借助一進(jìn)兩同,或者是一進(jìn)多同的策略。

        3.3 在高瓦斯礦井工作面采空區(qū)設(shè)置風(fēng)障策略

        通過(guò)上隅角瓦斯超限的原因能夠明確,一部分的上隅角瓦斯是因?yàn)榱飨虿煽諈^(qū)的風(fēng)量將采空區(qū)大部分的瓦斯帶出。倘若可以使高瓦斯工作面采空區(qū)風(fēng)量減小,那么就能夠使采空區(qū)涌出的瓦斯含量減少,進(jìn)而使上隅角瓦斯超限的次數(shù)減少。為了使采空區(qū)進(jìn)風(fēng)量減小,在高瓦斯工作面順著切頂柱由工作面出口位置至隅角的位置進(jìn)行風(fēng)障的設(shè)置,且在工作面機(jī)尾和機(jī)頭的頂柱處借助氣囊隨采空區(qū)的冒落實(shí)施及時(shí)地封堵,進(jìn)而使采空區(qū)的漏風(fēng)減少,便于工作面瓦斯的排放,避免聚集瓦斯。

        借助這樣的策略能夠使因?yàn)榈竭_(dá)采空區(qū)風(fēng)流將大量瓦斯帶出而導(dǎo)致上隅角瓦斯超限的情況有效地解決。然而,工作面是持續(xù)延伸的,以及采空區(qū)下落的矸石會(huì)使風(fēng)障受到損壞,這導(dǎo)致難以有效地維護(hù)工作面風(fēng)障。因?yàn)榈竭_(dá)采空區(qū)的風(fēng)量減小,所以大量濃度較高的瓦斯滯留在采空區(qū)。

        3.4 高位鉆孔抽放瓦斯策略

        風(fēng)巷往煤層頂板施工的鉆孔就是所謂的高位鉆孔。高位鉆孔抽放瓦斯也被叫做頂板裂隙帶抽放瓦斯,其關(guān)鍵意義是以工作面回采采動(dòng)壓力形成的頂板裂隙當(dāng)作通道,進(jìn)而對(duì)鄰近層卸壓瓦斯、上隅角位置頂聚集的瓦斯,以及高瓦斯礦井工作面煤壁卸壓瓦斯等進(jìn)行抽放。

        結(jié)合所分析的各個(gè)回采工作面礦山壓力的規(guī)律,在回采工作面的影響之下,其上覆巖層的移動(dòng)與破壞,會(huì)使一個(gè)采動(dòng)壓力場(chǎng)形成于工作面四周,在垂直方向上,采動(dòng)壓力場(chǎng)和制約的區(qū)域會(huì)形成三個(gè)帶,也就是沉降帶(彎曲下沉帶)、裂隙帶、冒落帶,并且,三個(gè)區(qū)也會(huì)在水平方向上形成,也就是從新壓實(shí)區(qū)、離層區(qū),以及煤壁支撐影響區(qū)。于是,形成于采動(dòng)壓力場(chǎng)的裂隙空間就成為了流動(dòng)瓦斯的通道,借助抽放鉆孔負(fù)壓,使流動(dòng)的瓦斯加快,也可以確保高位鉆孔可以將瓦斯抽出,從而實(shí)現(xiàn)了理想的瓦斯抽放量。

        超前抽放在一部分高位鉆孔得以實(shí)現(xiàn),也就是工作面距鉆孔孔底還具備相應(yīng)距離的情況下,就可以將濃度較高的瓦斯抽出,這證實(shí),煤壁支撐影響范圍之內(nèi)的煤層頂板已經(jīng)具備裂隙充當(dāng)瓦斯的通道。而是由煤壁原始煤體釋放的這一部分瓦斯,在工作面煤壁卸壓受到采動(dòng)的制約作用之下,瓦斯解吸形成,而解吸的瓦斯又借助煤壁裂隙向抽放鉆孔流入,這是高位鉆孔可以對(duì)濃度較高的瓦斯進(jìn)行抽放的緣故。

        4 結(jié)論

        總之,高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯涌出量大是普遍存在的問(wèn)題, 不僅是一個(gè)安全問(wèn)題, 也是一個(gè)直接影響工作面產(chǎn)量和效益的問(wèn)題。治理上隅角瓦斯只有依靠先進(jìn)技術(shù)和嚴(yán)格管理兩方面的結(jié)合, 才能有效。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張永宏.高瓦斯工作面通風(fēng)方式的選取[J].能源與節(jié)能,2015(03).

        [2]陳海良.回采工作面上隅角瓦斯超限的預(yù)防與處理[J].山東煤炭科技,2014(11).

        [3]曹有.U型通風(fēng)綜放工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)[J].山東煤炭科技,2014(06).

        作者簡(jiǎn)介:張宜翔(1991-),男,本科, 助理工程師,2012年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院安全工程專業(yè),從事礦井通防工作。endprint

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