摘要：Y484工作面回采過程中受地面大氣壓影響，采空區(qū)瓦斯容易集中涌出，導(dǎo)致礦井局部地點或區(qū)域瓦斯?jié)舛燃眲≡黾?，對礦井正常生產(chǎn)造成很大影響。

通過研究地面大氣壓與工作面的瓦斯涌出變化規(guī)律和分析，對均壓區(qū)域通風(fēng)現(xiàn)狀模擬，設(shè)計自動控制均壓風(fēng)門裝置；依靠礦井監(jiān)測系統(tǒng)，開發(fā)一套能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的壓力調(diào)節(jié)裝置，達到實時抑制采空區(qū)瓦斯涌出的目的。

關(guān)鍵詞：地面大氣壓；自動控制均壓；瓦斯涌出

唐山礦始建于1878年，距今已有141年的開采歷史。開采年限長，井深巷遠，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，采空區(qū)相互連通，隨著近幾年高產(chǎn)高效工作面的推廣應(yīng)用，采空區(qū)的遺煤也越來越多，給礦井瓦斯防治來巨大的壓力。為此筆者就該礦Y484工作面回采期間自動調(diào)壓系統(tǒng)技術(shù)進行了嘗試應(yīng)用，從中摸索到了工作面回采期間瓦斯防治應(yīng)該注意的一些問題，為類似的瓦斯治理工作提供了寶貴的經(jīng)驗。

1 概況

1.1 工作面概況

Y484工作面是唐山礦岳胥區(qū)-950水平的綜放工作面，三面均被采空區(qū)包裹，屬于半孤島煤柱；由于工作面通風(fēng)路線長，巷道阻力大，通風(fēng)能力緊張，工作面瓦斯受大氣壓影響較為嚴重，工作面瓦斯涌出量在10-20 m3/min。目前工作面參數(shù)：工作面走向長度799米；工作面傾斜長度153米；煤層傾角平均21°；煤層厚度平均11.5米。

1.2工作面隱患情況

Y484工作面回采過程中受地面大氣壓影響，采空區(qū)瓦斯容易集中涌出，導(dǎo)致礦井局部地點或區(qū)域瓦斯?jié)舛燃眲≡黾?，對礦井正常生產(chǎn)造成很大影響。

2 技術(shù)目標

以均壓區(qū)域巷道阻力測定，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算和通風(fēng)壓力調(diào)節(jié)為依據(jù)，找出調(diào)壓的合理位置和調(diào)節(jié)口面積；依靠礦井監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合礦井采掘生產(chǎn)銜接和長遠規(guī)劃，研究開發(fā)一套能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的壓力調(diào)節(jié)裝置，并制定相應(yīng)的方案及措施，達到實時抑制采空區(qū)瓦斯涌出的目的。

2.1技術(shù)內(nèi)容

2.1.1現(xiàn)場調(diào)研井下均壓區(qū)域的巷道結(jié)構(gòu)，畫出均壓區(qū)域網(wǎng)絡(luò)圖。

2.1.2現(xiàn)場測量均壓區(qū)域通風(fēng)阻力、氣壓、瓦斯、瓦斯?jié)舛?、干濕度，地面大氣壓等基本參?shù)。

2.1.3對現(xiàn)有大氣壓與瓦斯涌出關(guān)聯(lián)性的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2.1.4研究地面大氣壓的變化規(guī)律，得到地面大氣壓變化與采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律的關(guān)聯(lián)性。

2.1.5基于通風(fēng)阻力、通風(fēng)壓力變化規(guī)律，以局部通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算和通風(fēng)壓力調(diào)節(jié)為依據(jù)，確定均壓調(diào)壓的合理位置和風(fēng)窗調(diào)節(jié)口面積。

2.1.6基于礦井監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)計并開發(fā)一套能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)門自動控制的調(diào)節(jié)裝置，能實現(xiàn)自動控制、手動控制、遠程控制。

2.1.7設(shè)計均壓實施的整體方案，包括均壓控制模式、含啟動與恢復(fù)的設(shè)計模式。

2.1.8加工設(shè)計的風(fēng)門自動控制的調(diào)節(jié)裝置。

2.1.9制定均壓區(qū)域均壓時的方案及措施，達到實時抑制采空區(qū)瓦斯涌出的目的。

2.1.10現(xiàn)場實施自動均壓系統(tǒng)，測試瓦斯控制效果，反饋修正參數(shù)；組織驗收。

2.2技術(shù)方法和路線

采用現(xiàn)場調(diào)查、理論推導(dǎo)、現(xiàn)場測試、現(xiàn)場試驗、計算機模擬計算相結(jié)合的的方法進行研究。具體技術(shù)路線為：

2.2.1進行煤礦相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù)的測定與分析。包括：①現(xiàn)場測量Y484工作面巷道阻力；②以通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算和通風(fēng)壓力調(diào)節(jié)為依據(jù)，找出調(diào)壓的合理位置和調(diào)節(jié)口面積；③分析各測定參數(shù)的準確性，校正測定的基礎(chǔ)參數(shù)；④根據(jù)參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，對不合格的參數(shù)進行補測。

2.2.2根據(jù)測量的基礎(chǔ)參數(shù)，分析找出合理構(gòu)筑位置，根據(jù)大氣壓與礦井通風(fēng)壓力的關(guān)系分析出調(diào)節(jié)面積。

2.2.2依靠礦井監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合礦井采掘生產(chǎn)銜接和長遠規(guī)劃，研究開發(fā)一套能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的壓力調(diào)節(jié)裝置，并制定礦井自動調(diào)壓系統(tǒng)的方案及措施。

2.2.4提出礦井自動調(diào)壓系統(tǒng)的實施方案，完成礦井自動調(diào)壓系統(tǒng)的實施方案的效果與經(jīng)濟分析。

3數(shù)據(jù)分析及總結(jié)

3.1地面大氣壓與井下靜壓力的關(guān)系

通過對地面大氣壓和井下靜壓力下降階段的監(jiān)測，可以得出地面大氣壓與井下靜壓力的下降幅度幾乎一致；但是壓力上升階段可以看出井下靜壓力上升速率高于地面大氣壓。因為地面大氣壓變化造成了井下靜壓力變化，因此可以認為地面大氣壓對井下靜壓力的影響因數(shù)在上升階段高于下降階段。

3.2地面大氣壓與工作面瓦斯涌出的關(guān)系

分析工作面瓦斯?jié)舛容^高的情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)大氣壓持續(xù)長時間下降時對瓦斯?jié)舛鹊纳仙饔酶黠@。當(dāng)?shù)孛娲髿鈮合陆禃r，在前期瓦斯?jié)舛炔]有隨之上升，而是先處于波動狀態(tài)，緩慢波動上升，然后經(jīng)過一段時間后才會表現(xiàn)出急劇上升趨勢，表現(xiàn)出一定的滯后性。地面大氣壓變化幅度不大時瓦斯?jié)舛染S持在較低水平，與大氣壓數(shù)值大小沒有表現(xiàn)出較好的相關(guān)性。

因為抽放的瓦斯與采空區(qū)內(nèi)儲存的瓦斯量比起來是很小的，所以抽放瓦斯流量大小對整個采空區(qū)影響甚微。瓦斯涌出的是由巷道內(nèi)與采空區(qū)的氣壓差造成的，氣壓差才是決定性因素，因此即使對采空區(qū)瓦斯抽放流量增大，當(dāng)巷道內(nèi)氣壓下降幅度很大時，瓦斯涌出依舊會增強。

根據(jù)地面大氣壓與瓦斯涌出的關(guān)系，當(dāng)瓦斯?jié)舛燃眲∩仙龝r，大氣壓力下降平均速率最低是40.7pa/h，但是并不是大氣壓下降40pa/h瓦斯?jié)舛染蜁仙?，因此瓦斯?jié)舛葢?yīng)該是重要條件，為了判定瓦斯涌出增多是因為大氣壓降引起，所以設(shè)定次要條件是大氣壓降速率。當(dāng)瓦斯?jié)舛壬呔_到0.4%以上，首先要考慮到春夏季地面大氣壓變化比冬天要大，所以略微上調(diào)瓦斯條件，因此確定啟動均壓調(diào)節(jié)程序的條件為瓦斯?jié)舛?.5%以上且大氣壓下降速率40pa/h以上。因為最終目的是為了降低瓦斯?jié)舛?，所以把瓦斯?jié)舛冉档偷?.5%以下作為均壓調(diào)節(jié)機制的退出條件。

3.3均壓方案模擬

現(xiàn)場測量Y484工作面靜壓，風(fēng)速，干、濕溫度以及巷道斷面面積，并且進行現(xiàn)狀模擬。擇優(yōu)方案在0044里大巷安裝風(fēng)門，即能達到采區(qū)提升壓力又能能滿足采煤工作面采面需風(fēng)量且從經(jīng)濟效益最大化地角度而言，0044大巷安裝風(fēng)門對于煤礦的生產(chǎn)影響也較少。

4自動調(diào)壓系統(tǒng)技術(shù)效果

4.1通過對Y484工作面采取自動調(diào)壓系統(tǒng)技術(shù)進行治理，Y484工作面風(fēng)量維持在20-23m3/s，回風(fēng)瓦斯?jié)舛冉抵?.5%以下；均有了很好的控制，并提高了礦井的安全生產(chǎn)能力。

4.2 Y484工作面的安全正常回采，確保了生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。

4.3 Y484工作面自動調(diào)壓系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)過實踐，達到了預(yù)期的效果，值得在今后相似區(qū)域的開發(fā)中推廣。

作者簡介：李龍龍（1988-），男，山西壺關(guān)人，2007年畢業(yè)于山西大同大學(xué)礦井通風(fēng)與安全專業(yè)，2012年7月畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)（函授），現(xiàn)任開灤唐山礦業(yè)分公司通風(fēng)安全工程師，從事通防技術(shù)管理工作。

（作者單位：開灤（集團）有限責(zé)任公司唐山礦業(yè)分公司）