U型通风方式采煤工作面上隅角瓦斯处理方法

U 型通风方式采煤工作面上隅角瓦斯处理方法贾宝财,刘振宇(鸡西矿业集团公司正阳煤矿,黑龙江鸡西158100)摘　要:通过对U 型通风方式采煤工作面上隅角的瓦斯积聚形成原因的分析,以及对设置临时挡风帘、提高采面供风量、设置采空区风幛、U +L 通风系统专用排瓦斯尾巷、高位钻孔抽放瓦斯等五种处理上隅角瓦斯超限方法效果的比较分析,总结出了较好的处理上隅角瓦斯超限的方法。

关键词:U 型通风系统;上隅角;瓦斯治理中图分类号:T D712 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2008)05-0088-03G as Controlling in Upper Corner of Coal F ace with U TypeV entilation SystemJ IA Bao -cai ,LIU Zhen -yu(Zhengyang C oal M ine ,Jixi M ining Industry G roup C om p.,Jixi 158100,China )Abstract :Based on analyzing the reas ons of gas accumulation in upper corner of coal face of U type ventila 2tion ,com parative analyzing of using the tem porary weather strip screen ,increasing the air supply in coal face ,using air brattice in mine g ob ,using special emission of gas of U +L type ventilation ,and high position boring at coal face ,the best way of controlling gas override in upper corner of coal face is summed up.K ey w ords :U type ventilation system ;upper corner ;gas controlling1　“U ”型通风系统采煤工作面瓦斯超限的原因1.1　采面隅角为采空区风流的汇合处我国绝大多数采煤工作面均采用“U ”型通风方式。

在这种通风方式下,进入工作面的风流分为两部分,一部分沿工作面流动;另一部分进入采空区,在采空区内部沿一定的流线的方向流动,在工作面的后半部分,进入采空区的风流逐渐返回工作面。

若工作面后方与邻近煤层采空区或同一煤层未隔离的巷道相通,即采空区有漏风通道,则此风流会汇入工作面漏入采空区的风流中而流向工作面。

其采空区流线分布如图1所示。

图1　采空区流线分布图11采空区　21隅角　31进风巷　41回风巷　51采空区的其它漏风流可见,进入采空区的风流通过在采空区内的气流交换过程,逐渐返回工作面,最后汇集于采面上隅角;所以,工作面上隅角为采空区瓦斯流入工作面的汇合处。

1.2　采面隅角的风流状态是瓦斯超限的重要原因经过长期现场观察及分析得知,采面上隅角靠近煤壁和采空区侧,风流速度很低,局部处于涡流状态(如图2所示)。

图2　采面隅角风流状态11隅角　21采空区　31采煤工作面　41回风巷　51微风区这种涡流使采空区涌出的瓦斯难以进入到主风流中,从而使高体积分数瓦斯在上隅角附近循环运动而聚集在涡流区中,形成了隅角的瓦斯超限。

如图3所示,若工作面上隅角出现滞后回柱,除上隅角存在的涡流区外,在靠近切顶排处会出现微风区,采空区漏出的瓦斯在此处积聚,更容易形成上隅角的瓦斯超限。

图3　采面隅角的微风区11隅角　21采空区　31采煤工作面　41回风巷　51微风区2　对五种防治上隅角瓦斯超限方法的分析针对上隅角瓦斯超限的情况,通常的防治方法有五种,即:设置隅角临时挡风帘,提高采面供风量,设置采空区风幛,U +L 通风系统、专用排瓦斯尾巷,高位钻场抽放瓦斯。

现在分别进行分析。

2.1　设置采面隅角挡风帘如图4所示,当采面上隅角出现瓦斯超限时,在靠近隅角处挂一挡风帘,使之将工作面的风流一分为二,利用风帘引导较多的风流流经隅角,以稀释高体积分数瓦斯。

风幛可采用软质风筒布制作,长度一般不小于10m 。

图4　隅角挡风帘示意图11隅角　21采空区　31采煤工作面　41回风巷　51临时挡风帘鸡西矿业集团正阳煤矿一采深部37#左五综采工作面在生产过程中,出现了上隅角瓦斯异常的现象,瓦斯体积分数达到2%～5%,于是在隅角附近加设了一道挡风帘。

根据现场观测发现,采用挡风帘后,上隅角的瓦斯体积分数很快降到1%以下;但是由于挡风帘的存在,使采煤机割煤,上隅收稿日期:2007-12-14;修订日期:2008-03-14作者简介:贾宝财(1981-),男,黑龙江鸡西人,助理工程师,2000年毕业于鹤岗财经学校,现任鸡西矿业集团正阳煤矿通风区主任工程师。

第27卷第5期2008年5月 煤　炭　技　术C oal T echnology V ol 127,N o 15M ay ,2008角附近支、回柱,上出口行人、运料受到很大的影响,往往出现挡风帘被破坏而失去作用的现象,导致上隅角瓦斯体积分数又很快升高到超限。

这样反复操作的结果,必然使上隅角瓦斯体积分数忽高忽低,极不稳定,形成安全生产的一大隐患。

同时,挡风帘的存在,增大了工作面的通风阻力,使工作面的风量降低。

因此,这种治理瓦斯方法可靠性较差,效果不理想,只能作为临时性的应急措施。

当采面上隅角瓦斯出现较长时间的超限时,这种方法是很不可靠的。

2.2　增大回采工作面风量工作面风流对隅角涡流区积聚瓦斯的驱散,主要靠工作面风流与隅角瓦斯积聚区间的空气的对流和主风流的扩散作用。

经过长时间的现场观察,发现在工作面正常供风的情况下,靠有限速度的风流来驱散上隅角涡流积聚区的高体积分数瓦斯是不可能的。

工作面采用增大风量的办法,虽然可使上隅角积聚区风流与工作面主风流的对流作用加大,但是随着风量的提高,负压增大,采空区的风流速度加大,使采空区的瓦斯流线延深,加强了风流与采空区内的瓦斯的交换。

若采空区内存在其它漏风通道,则会增大此漏风量。

总之,若增大采面风量,会使风流携带出的瓦斯量增大。

正阳煤矿在一采浅部29#左八工作面开采时,由于该工作面邻近层瓦斯大,在工作面开采老顶来压后,工作面瓦斯量大幅增加,使该面隅角瓦斯体积分数达到1.5%,工作面正常配风量为630m 3Πmin ,为稀释上隅角的高体积分数瓦斯,将工作面风量提高到1210m 3Πmin 。

经测定,隅角的瓦斯体积分数降到112%,仅下降了0.3%。

可见,单靠增大采面风量的办法难以有效地处理上隅角积聚的瓦斯。

同时,风量过大又具有以下缺点:(1)造成邻近采掘工作面的供风量下降,影响矿井通风系统的稳定。

(2)使采面风流中的粉尘浓度增加,恶化工作面的工作环境,增大防尘工作的难度。

(3)工作面风量过大容易使巷道内的风速超过《煤矿安全规程》的规定,影响矿井质量标准化达标。

213　设置采空区风幛根据采面上隅角瓦斯超限的原因可知,若能减少进入采空区的风量,则可减少采空区的瓦斯涌出量,使上隅角避免出现瓦斯超限。

在工作面采空区一侧,沿切顶线从工作面出口到上隅角设置风幛,这样就可最大限度地减少进入采空区的漏风量。

尤其是在工作面出口处,由于风流进入工作面时在此处直射采空区,所以应保证此区段的风幛封堵严密。

可见,这种处理方法可从根本上减少采空区的瓦斯涌出量;但是由于风幛位于采空区边缘,采空区落下的矸石极易将风幛破坏,造成风幛漏风增大;同时由于风幛随着工作面向前推进而逐渐前行,也就增加了工人的操作难度和工作量。

因此,这种方法受多种条件的制约,所以其使用效果不太理想。

214　U +L 通风系统专用排瓦斯尾巷如图5所示,在采煤工作面回风巷采空区侧施工一采专用排瓦斯尾巷,使工作面风流分成两部分,一部分从工作面上巷排出,别一部分从尾巷排出。

利用专用尾巷产生的负压改变采空区瓦斯流动路线,使高体积分数瓦斯从专用尾巷排出,减少上隅角的瓦斯涌出,解决上隅角瓦斯超限问题。

图5　专用尾巷示意图11专用尾巷　21板闭　31增阻正阳煤矿一采深部37#左四采煤工作面,采用了U +L通风系统,施工了一采专用排瓦斯尾巷,在开采前期,各地点瓦斯体积分数比较稳定,尾巷中瓦斯体积分数212%,风量450m 3Πmin ,上巷瓦斯体积分数015%,隅角瓦斯体积分数015%,开采后排瓦斯尾巷中瓦斯体积分数达到3%～4%,风量增加到720m 3Πmin ,隅角瓦斯体积分数017%,由此可见,这种处理瓦斯方法有以下缺点:(1)采煤工作面多施工了一采排瓦斯尾巷,增大资金投入,同时延长了采煤工作面接续时间,施工2条尾巷就相当于施工了1个采煤工作面。

(2)通过上面例子可以看出,专用尾巷虽然治理隅角瓦斯效果明显,但瓦斯体积分数从尾巷中排出很容易超过《规程》要求的215%规定,并且尾巷瓦斯超限不易解决。

(3)因尾巷排放瓦斯是利用改变采空区瓦斯流动方向方法,使采空区内高体积分数瓦斯由尾巷排出,这样通常需在采煤上巷安设增阻设施来增加尾巷的负压,如此安设通风设施会影响采煤上巷运输,容易造成通风系统不稳定,并且增加工作面通风阻力,影响工作面风量的提高。

215　瓦斯抽放如图6所示,在采煤工作面回风巷施工仰角钻场和高位钻场,安设井下临时抽排泵站,利用瓦斯抽排泵产生的负压将采空区内高体积分数瓦斯由抽排管路直接排放到总排风道中,解决上隅角瓦斯超限问题。

图6　高位钻场示意图正阳煤矿一采深部37#左七采煤工作面,储量80万t ,绝对瓦斯涌出量最高达到2414m 3Πmin 。

该工作面采用了仰角钻和顶板走向高位钻孔的抽放方法,保证了上隅角瓦斯体积分数始终保持在112%以下,回风瓦斯体积分数016%,工作面风量1060m 3Πmin ,抽排出口瓦斯体积分数高达60%。

在瓦斯治理有利保障下,该工作面创造了矿最高日单产8060t ,月产12万t 好成绩。

可见,此种处理瓦斯方法有以下优点:(1)井下临时瓦斯抽放系统安设方便实用,并且安全度高。

(2)高浓度瓦斯可由抽排泵直接排放到分区或总排风道中,经过总排风流稀释安全排放到地面。

(3)瓦斯抽放是解决上隅角瓦斯超限最好的方法,可大大提高矿井安全度。

(4)瓦斯抽放的高体积分数瓦斯可变废为宝,用于发电,节约国家能源。

(5)与U +L 通风系统,利用专用排瓦斯尾巷处理方法相比,可减少采煤工作面接续周期,少施工1条巷道,为矿井高产高效提供条件。

3　结论综上所述,一旦采面隅角出现瓦斯超限的情况,应遵循以下的处理原则:(1)作为应急性的措施,立即设置采面隅角挡风帘。