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        綜采工作面上隅角瓦斯治理

        2016-12-28 17:21:29劉國強曹明洋
        中國科技縱橫 2016年20期

        劉國強++曹明洋

        【摘 要】 綜采工作面瓦斯積聚的地點是上隅角。因此,解決綜采工作面上隅角瓦斯超限,確保綜采工作面安全回采及其重要。在開采過程中,工作面上隅角瓦斯?jié)舛瘸藿o煤礦安全生產(chǎn)帶來嚴重的事故隱患,本文主要針對八連城煤礦回采工作面現(xiàn)狀闡述了上隅角高瓦斯產(chǎn)生的原理及上隅角瓦斯治理的方法,提出了綜采工作面上隅角防治方法。

        【關(guān)鍵詞】 瓦斯治理 引風幛 上隅角 下行風

        八連城煤礦屬高瓦斯礦井,2009年等級鑒定礦井絕對涌出量38.41m3/min,相對涌出量為8.73m3/t。如何控制工作面上隅角瓦斯?jié)舛瘸?,一直是八連城煤礦瓦斯災(zāi)害治理的重點和難點。

        1 上隅角瓦斯來源分析

        八連城綜采工作面上隅角瓦斯涌出來源主要為本煤層、臨近層和上覆采空區(qū)三種來源進行分析。

        1.1 本煤層(工作面丟煤)瓦斯涌出量

        八連城現(xiàn)開采的煤層為123下01工作面由于該煤層均厚只有2.2m,回采工作面絕對瓦斯涌出量為13.7m3/min,相對瓦斯涌出量為9.68m3/t。該工作面采用一次采全高走向長壁后退式全部跨落的方式進行回采,回采率97%,按日產(chǎn)4000t計算丟在采空區(qū)的煤有123t,按全部解析,其含量為 1191 m3,其相對工作面回風流(配風1100m3/min)瓦斯為0.827m3/min;平均濃度為0.075%。

        1.2 綜采工作面割煤時煤壁瓦斯涌出量

        經(jīng)實測工作面機頭處瓦斯?jié)舛纫话銥?.1%,靠近煤壁及溜子道到機尾處增大到0.3%,其涌出量為3.3m3/min。

        1.3 臨近層及上覆采空區(qū)瓦斯涌出量

        123下01工作面上部45m為119-101工作面采空區(qū),由于19#煤與19-1煤層間距小,隨著工作面推進頂板垮落釋放出的瓦斯不斷涌入123下01工作面,加之123下01工作面與26#煤層層間距只有10m左右,26#煤層所含瓦斯也會通過裂隙涌入上隅角,根據(jù)該綜采工作面回風巷平均瓦斯?jié)舛?.65%反算,其上覆采空區(qū)及臨近層的瓦斯造成回風巷瓦斯?jié)舛壬邽?.275%,其涌出量為3.025m3/min。由此八連城煤礦123下01綜采工作面瓦斯涌出的主要來源是落煤及上覆采空區(qū)的瓦斯大量涌入上隅角,加之上隅角負壓較小,使上隅角瓦斯發(fā)生超限現(xiàn)象。

        2 上隅角瓦斯超限原因分析

        2.1 上隅角風流匯合

        八連城煤礦采煤工作面的通風方法為“U”型通風方式。進入工作面的風流分為兩部分:一部分沿工作面流動;另一部分進入采空區(qū)由上尾巷流出,在采空區(qū)內(nèi)部方向流動,在工作面的后半部分,進入采空區(qū)的風流在負壓影響下最終回到工作面。其采空區(qū)流線分布如圖1所示。

        2.2 上隅角風流狀態(tài)

        工作面上隅角處于煤壁和采空區(qū)交接點,風流速度較低,局部處于小循環(huán)風狀態(tài),這種循環(huán)使采空區(qū)涌出的瓦斯難以進入到主風流中,從而使高濃度瓦斯在上隅角附近反復(fù)運動從而積聚在上隅角,致使上隅角瓦斯?jié)舛仁冀K處于較高點。

        2.3 上隅角風壓差

        巷道風流中任一斷面都具有靜壓、位壓、動壓,3種壓力之和是全壓。由于上隅角處兩面的靜壓和位壓是一樣的,風流速度不一樣,工作面的風流到此轉(zhuǎn)彎,造成上隅角處風流速度變慢,上隅角兩面的風速差降低,此處風流速度大大減小,在上隅角處出現(xiàn)無速度差,甚至出現(xiàn)紊流。

        3 上隅角瓦斯治理技術(shù)措施

        為了防治八連城煤礦工作面上隅角瓦斯超限,經(jīng)過試驗,總結(jié)了一套適合八連城煤礦上隅角瓦斯治理的技術(shù)措施,并取得了明顯效果。

        3.1 頂板走向鉆孔抽采

        隨著采空區(qū)頂板的冒落,中部逐漸被壓實,而圍繞中部的環(huán)形帶透氣性能較好,且為采空區(qū)瓦斯聚積區(qū)。如果將鉆孔布置在該環(huán)形帶內(nèi),瓦斯抽采量提高,即所謂的“O型圈”理論。頂板走向鉆孔抽采是工作面采空區(qū)抽采,同時配合采空區(qū)埋管,對采空區(qū)瓦斯進行聯(lián)合抽放,這樣在工作面上隅角處就形成了一個負壓區(qū),使工作面上隅角處的瓦斯向抽采管流動。

        3.2 上順槽施工天井

        我礦在123下01上順槽內(nèi)靠上幫側(cè)每隔8m施工一個天井,規(guī)格:直徑1.0m的圓形,深度為2.0m,支護形式為裸體,與工作面頂板呈88°夾角向上施工。此方法充分利用了礦井瓦斯密度小的特點,便于瓦斯積聚于天井中,配合了上尾巷埋立管抽放瓦斯工作,取得了明顯的成效。

        3.3 引風幛和疊壘土袋墻

        土袋沿最后一部液壓支架尾并與上巷上幫成60°角進行碼放,同時保證袋子無空隙,角度的選擇主要考慮到風流的折射角,避免上隅角渦流區(qū)的存在。袋子碼放要成墻接頂并在上部留有400×400 mm的小口,以便將浮抽管伸入上隅角采空區(qū)里,管口對準高瓦斯點進行抽放。此方法操作簡單易行。但存在下列問題:首先疊壘土袋墻無法完全封嚴,有漏風。因此必須再設(shè)一道引風幛,將風流引向轉(zhuǎn)角處,沖淡轉(zhuǎn)角處瓦斯。

        3.4 采用下行風

        下行風的方向與瓦斯自然流動方向相反,二者易于混合且不易出現(xiàn)瓦斯層狀流動和局部積存的現(xiàn)象,防止上隅角瓦斯積聚。目前我礦采用下行風治理瓦斯取得明顯效果的12001工作面,上尾巷瓦斯始終控制在1.0%以下,由多年經(jīng)驗所得,采用下行通風,提高上隅角風壓,適用于傾角小于10°的煤層。

        4 結(jié)語

        通過對我礦123下01工作面上隅角瓦斯積聚治理實例表明,治理綜采工作面上隅角局部積聚瓦斯的每一項措施,均有其適用的具體條件,只有因地制宜地采取綜合瓦斯治理措施,才能有效預(yù)防瓦斯超限事故的發(fā)生。

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