综采工作面上隅角瓦斯积聚的防治

技术与经济 5内蒙古煤炭经济6 602 年第 5期

综采工作面上隅角瓦斯积聚的防治

赵景芳,高风军,付宝生

(平煤集团公司 六家煤矿 ,内蒙古

赤峰市 0 )6742

摘 要:本文对采用下行通风方式防治综采工作面上隅角瓦斯积聚效果及适用范围和应采取的安全措施进行论述。 关键词 :上隅角 ;瓦斯积聚 ;下行通风

中图分类号 : T D712. 54 文献标志码 : C 文章编号 : 108- 015( 206) 05- 09- 02

一、S òN - 3综采工作面概况 63

S òN 36 - 3综采工作面为单斜构造,煤层走向 N 25b ~ 47b E,倾向 N W, 倾角 15b ~ 20b ,工作面停采

也不大,经过加大工作面风量至 410m 3 / min和上 隅角安设 2. 2kW 局扇处理后上隅角瓦斯稳定在

1%以下。3、4月分工作面推进分别为 127m 和

,m521 由于推进度增大,工作面上隅角瓦斯明显增 线附近有 F及派生断层 F 6- 1、F 6- 2、F 6- 3。回采 6

6高,最高瓦斯浓度达 15% ,一般为 8% ,工作面切顶 - 3煤层,该煤层为复合煤层,煤层结构较为复杂 , 煤层厚度由南向北逐渐变薄,煤层最大厚度 6 1 51m, 最小厚度 5. 6m, 平均厚度 5. 97m 。夹矸 厚度 0. 58- 0. 95m, 平均 0. 79m 。该煤层以亮煤为 主,节理发育,硬度系数 f = 2- 3。6- 3煤层顶板 以白色砂岩为主,由南至北增厚,底板以灰白沙砾

岩为主坚硬。

该综采工作面长 132m, 支护为 QY 20 型掩护 式液压支架,顶板管理为全部垮落式。经过回采实 该工作面瓦斯主要来源是采空区缓慢释放,工 作面采煤过程中无瓦斯大量涌出,回风顺槽瓦斯浓 度没有明显增加迹象,可证明瓦斯释放较为平缓。

二、S òN 3 6- 3综采工作面下行通风治理上隅 角瓦斯积聚的实施经过

S òN 36 - 3综采工作面于 204 年 12月中旬 开始回采,当月推进 60. 5m, 205 年 1、2月份分别 推进 98m 和 94. 5m, 在两个半月回采过程中由于 推进度不大(月推进低于 10m) ,因此上隅角瓦斯

收稿日期 : 205- 1- 18

线内 2m 处出现的局部空区瓦斯浓度高达 24%以 上。在此过程中采取了加大工作面风量至 485m 3 / min,在工作面和回风顺槽各安设一台 2. 2kW 局扇 对上隅角供风,设专职瓦检员随时检查瓦斯 ,对上 隅角回收前洒水等措施,但仍不能做到上隅角瓦斯 始终不超限,有时上隅角下二、三、四部液压支架前 瓦斯浓度达 1. 7% ,工作面涌出量加大造成工作面 回风巷瓦斯浓度达到 1- 3% ,上隅角瓦斯浓度达 影响时间达 8小时。在工作面拉上缺口放炮作业,

一旦风筒损坏,一台局扇停止运转或因交接班通风 系统不稳定时,瓦斯浓度急剧升高。 鉴于以上情况和参考 204 年 S òN 26 - 3上

高档普采工作面下行通风治理上隅角瓦斯积聚的 试验结果,综合分析了该综采工作面的具体条件 , 经过与公司有关领导和通风处多次研究和反复论 证后,决定对该工作面实施下行通风。实施前矿编 制了详细的安全技术措施,并对可能出现的情况进

践,该工作面采空区冒落状态良好,均可自然垮落。 到 8- 15% ,迫使工作面停产、停电排放瓦斯,最多

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行预测,采取了设专人管理风门保证通风系统稳

定;加大工作面供风风量;上、下隅角设专职瓦检员 和安设瓦斯监测传感器;上、下隅角各安设一台2. 2 KW局扇备用;主扇停运时应急方案等一系列安全 技术措施。

自 3月 4日开始实施工作面下行通风,并增大 工作面风量至 585m 3 / min以上,到 5月末,综采工 作面上隅角和上隅角里均未发生瓦斯超限积聚现 象。上、下隅角瓦斯稳定在 1%以下,工作面回风 瓦斯稳定在 0. 4%以下,下隅角里局部瓦斯稳定在 .1 5%以下。工作面上、下隅角安设的两台 2. 2K W 局扇没有再运转,达到了预期的目的 ,取得了较好 的效果。

三、工作面下行通风产生效果的理论分析

1、由于风流在游动过程中与煤 (岩)壁、巷道 壁、机械设备之间有热交换产生,其温度在不断升 高,这样要产生热风压。下行通风时工作面热风压 的作用方向与风流游动方向相反,不利于工作面的 风流游动,阻碍通风。而上行通风则与之相反。

2、众所周知,由于瓦斯与空气的相对比重为 0. 54, 比空气轻近二分之一,因此瓦斯经常积聚于 巷道顶部。在倾斜工作面,由于瓦斯自身的向上浮 力作用,要沿工作面倾斜方向产生自下向上流动的 分力,瓦斯是沿采空区和工作面支护空间的顶板流 动,当瓦斯流动到工作面的最高点一上隅角后会产 生瓦斯积聚。

下行通风时工作面的风流方向与瓦斯流动方 向相反,有利于瓦斯与风流的充分混合 ,回风顺槽 风流进入工作面时,在速度和压力作用下冲淡稀释 上隅角积聚的瓦斯并平衡上隅角瓦斯涌出压力,抑 制瓦斯涌出,且由于工作面风流方向与瓦斯自然流 动方向相反,在矿井总负压作用下产生的风流流动 呈率流状态,将工作面向上流动的瓦斯冲淡并与之 混合,当运行到下隅角时,虽然形成下隅角涡流区, 但下隅角不是瓦斯流动的最高点,因此不能产生下 隅角瓦斯积聚。

而上行通风时,运输顺槽风流进入工作面时 , 在速度和压力作用下冲入采空区,但下隅角不积聚 瓦斯,冲入采空区的风流非但没直接冲淡瓦斯的作 用,相反由于风流方向与瓦斯自然流动方向相同 , 冲入采空区的风流加速了采空区瓦斯的向上流动

和外泄,并加大了瓦斯涌出压力 ,增加了瓦斯涌出 量,虽然工作面风流也是呈速率流状态向上流动 , 由于与瓦斯自然流动方向相同,则稀释瓦斯作用不 如下行通风明显,当风流抵达上隅角时形成上隅角 涡流区,且由于上隅角是瓦斯流动的最高点 ,因此 易产生瓦斯积聚。

通过以上解释也就不难理解为什么上行通风 工作面加大风量不能有效稀释和抑制上隅角瓦斯 积聚,甚至会出现风量越大瓦斯涌出量也越大的现 象。另外,由于下行通风风流均衡采空区压力 ,会 引起采空区(三带)范围的变化,使氧化带范围变小 (从实际观测数据来看,下行通风下隅角一氧化碳 没超过 0. 04% ,上行通风上隅角一氧化碳始终不 低于 0. 04% ) ,有利于工作面采空区防灭火。

综上所述,由于瓦斯自身的特殊性质和赋存状 态,决定了下行通风和上行通风对治理采煤工作面 上隅角积聚瓦斯产生不同作用和效果。所以,下行 通风较比上行通风发生上隅角瓦斯积聚几率要小, 下行通风时对治理上隅角瓦斯积聚比较有利。

3、下行通风工作面的风流方向与采区总风流 方向相反,相对于采区风流产生了的折返流动 ,因 此增加了风流流动路程,提高了矿井通风阻力。而 上行通风则与之相反。

四、针对工作面倾角的不同 ,下行通风治理上 隅角积聚瓦斯方面所产生的效果的分析预测

根据瓦斯的性质和其流动规律进行分析不难 得出这样的结论:下行通风治理上隅角积聚瓦斯应 当是对于倾斜工作面角度较大的效果要比角度小 的效果好,治理上隅角瓦斯效果会随角度的减小而 减弱,当工作面在水平或近水平时治理瓦斯作用将 会很小。

由于瓦斯本身具有沿倾斜工作面自下向上流 动的力,根据流动特性可知 ,向上流动的分力会随 着倾斜工作面倾角的减小而减小,当工作面水平时 其流动分力为零。

由此可知,下行通风治理上隅角瓦斯主要是利 用瓦斯自身可以沿工作面由下而上流动的原理而 设计的,瓦斯向上流动的状态越理想 ,下行通风治 理瓦斯所产生的效果也就越好。因此,在倾斜工作 面倾角不同的情况下,下行通风治理上隅角积聚瓦 斯所产生的效果是不同的。

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技术与经济

4 1 1 创造了良好的经济效益

5内蒙古煤炭经济6 602 年第 5期

由于无压风门不需施工反向风门,每组风门可 至少减少 2道反向风门施工。按每组 40 元计 算。我矿施工的三组无压风门节余反向风门工程 量可达 120 元,再考虑反向风门的维护及管理费 用,经济效益更加可观 ; 铁制无压风门仅门框、门 扇、平衡机构、反风挡板及配重的制作成本即超过 01 元/道,而木制无压风门的制作成本仅 20 元/道,经过比较可知,每道木制无压风门可以节省 08 余元,由此可见其良好经济效益。

4 1 2 保证了矿井通风系统的稳定性

由于无压风门自关效果较好,便于维修和防漏 风处理,从而保证了矿井通风系统的稳定性。

4 1 3 创造了良好的安全和社会效益

由于无压风门开启阻力与风门前后的压差关 系较小,克服了以往 1- 2人过不了风门的现象,也 杜绝了风门伤人事故的发生。另外,以往反向风门 平时关闭时给行人、通车带来不便,反向风门经常 被打开,甚至被物料顶住不关 ,给灾变矿井反风带 来极大危害。

图 3 撞拉杆机构自动开启装置 5 1结论

木制无压风门取代铁制无压风门,大大降低了

制作成本,撞拉杆机构自动开启装置的研制实现了 木制无压风门自动化,实践证明,木制无压风门有 较大的优越性和适用范围,有效解决了软岩矿区无 压风门推广应用的难题。

(责任编辑:梁亚奋)

工作面影响,防止风流逆转或无风。

2、在满足工作面防灭火技术要求的前提下,加

大下行通风工作面的供风风量。

3、由于运输顺槽回风,运输设备处于工作面回 风风流之中,因此要加强设备的日常检查、维护等 管理措施,保证设备完好,保持防爆性能。

4、加强工作面和运输顺槽的消防管理,对运输 顺槽要建立定期冲洗制度、净化水幕、转载喷雾和 胶带机消防管路系统要设置齐全 ,状态完好、灵敏 可靠,运行正常。减少煤尘飞扬,杜绝煤尘堆积。

5、建立健全瓦斯检查员的定期、定时、定地点 的请示报告制度,加强瓦斯管理和瓦斯检查员的管 理。下行通风工作面的专职瓦检员要随时检查瓦 斯,并在工作面交接班时,严禁空班、漏检和虚假检 查。设置好工作面的瓦斯自动检测系统,做好日检 和定期调校工作,保证其灵敏准确 ,必须做到超限 断电。

(责任编辑:梁亚奋)

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根据我矿下行通风治理瓦斯试验工作面和应

用工作面的煤层赋存情况和产生的效果分析来看, 应当在上隅角易产生瓦斯积聚的倾斜角度大于 12 度的采煤工作面推广采用下行通风 ,而对于 12度 以下的工作面应当进行再试验,待试验成熟后再决 定是否可靠和是否运用于生产管理实际。

五、倾斜工作面采用下行通风应采取的安全技 术措施

任何技术的推广与应用首先应当考虑其安全 性,针对其弊端采取一定的安全技术措施 ,下行通 风也不例外,既然它存在一定的缺点 ,就要针对其 缺点制定一系列的安全技术措施来弥补和解决其 缺点造成的不安全隐患。

1、要保证通风系统的稳定,加强通风设施管理 和主要扇风机的管理。风门设专人看管,主扇风机 停运要立即报告矿调度,矿调度立即通知变电所切 断下行通风工作面的电源。减少系统对下行通风

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