水淹工作面瓦斯綜合排放技術

摘 要:綜采工作面在回采過程中突然出水，并伴隨瓦斯涌出量增加，抽水過程中工作面抽水泵故障，水面上升導致下隅角被水淹沒，進而導致工作面通風系統被切斷，工作面瓦斯含量急劇增高。在恢復通風過程中，工作面、上隅角及支架間瓦斯濃度高。排放瓦斯歷時較長。在不影響進度和盡量減少投資的情況下，采用了增大工作面供風量，上隅角安設水炮彈、架間安設多分支送風管等措施后，工作面瓦斯濃度降低，回風流的瓦斯濃度控制在了0.4%以下，保證了運輸巷的正常排水，為工作面恢復全風壓通風贏得了時間。

關鍵詞:瓦斯濃度多分支送風管系統調節恢復通風

中圖分類號:P631文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0093-02

1 概況

1.1 礦井概況

邢東煤礦隸屬冀中能源集團股份有限公司，是2001年11月18日竣工投產，原設計生產年能力60萬t，目前，礦井已達到年生產140萬t的能力，是華北地區煤層賦存最深的礦井，開采深度已達1100m以上，礦井采掘機械化程度達到100%，綜合采掘設備在全國屬領先水平?？刹擅簩?層，現主采2#煤，平均厚度3.8m。礦井為低瓦斯礦井，相對瓦斯涌出量1.83m3/t。2008年經煤炭科學總院重慶分院鑒定煤層自然發火期3～6個月。煤塵爆炸指數36.58%。

1.2 工作面概況

2127工作面是2#煤層標高-1130～-1220m、走向長589m、傾斜長150米的一個特深部工作面，工作面平均推進長度500m米，工作面長度141m(平距)，煤層厚度3.7～4.4m，平均厚度4.1米，煤層平均傾角13°，2煤下距奧灰含水層175m，工作面仰采角度為4°，采線傾角19°，采用一次采全高自然跨落法采煤。工作面采用運料巷進風，運輸巷回風的“U”型下行通風方式。

2 配風及瓦斯賦存

2127工作面采用下行通風方式，工作面配風1200m3/min，二水平軌道下山進風1560m3/min，具體通風系統圖:如圖1。

2127工作面采高大、產量高，在回采過程中，運料巷靠近工作面切眼位置30米范圍內、上隅角及采空區頂板破碎，底板來壓較大，采煤過程中，受采動影響，瓦斯涌出有以下特點:

根據2127工作面老頂初次垮落前(2010年12月15日～30日)的瓦斯涌出量實測資料和老頂初次垮落后4個月(2010年12月～2011年4月)的瓦斯涌出量實測資料計算得:開采層瓦斯涌出量為2.89m3/min，占工作面瓦斯涌出總量的41%。采空區瓦斯(老空區頂、底板和采空區遺煤)涌出量為4.16 m3/min，占工作面瓦斯涌出總量的59%。

3 事故起因

由于工作面在正?；夭蛇^程中突然出水，造成工作面回風巷瓦斯含量增高，以至于瓦斯電閉鎖造成工作面停電，在來回停送電過程中，抽水泵被燒壞(泵原來的排水能力在100m3/h左右，而工作面實際出水量才為75m3/h);并且由于工作面采深大、礦壓顯現明顯，工作面頂板下沉、底鼓比較嚴重，最終造成工作面下隅角(圖1)及運輸巷里段被出水堵住，將工作面正常的通風系統切斷。

4 恢復通風系統難度分析

由于工作面正常的通風系統被切斷，造成工作面瓦斯含量急劇增高，因此對于實際系統恢復的人員來說也帶來了很大的危險因素，并且如果不及時處理，瓦斯含量會越積越高。由于工作面本身頂板下沉、底鼓比較嚴重，再經過水淹(工作面被水淹之后圍巖更加松軟破碎)，工作面高度更低，對恢復通風以及工作面正常需風量造成更大的困難，引起惡性循環。

在恢復通風過程中，如果水面下降出現縫隙，運料巷及工作面的大量瓦斯經運輸巷排出，會造成回風流瓦斯超限，導致斷電，影響抽水。

5 恢復通風系統措施

搶時間恢復工作面正常的通風系統，保證工作面瓦斯濃度控制在正常范圍內，我們積極研究決定采用以下措施:

5.1 在現場成立指揮部

由總工程師任總指揮，負責2127工作面的現場調度，并編制應急預案專項措施處理緊急情況，在專項措施里面明確責任人，確保在發生突發事件時能采取積極有效的措施應對。

完善通訊、監測監控系統，增加工作面上、下巷通訊設備、設施，在全風壓通風混合處D點(如圖1所示)及回風增設兩臺甲烷傳感器，方便指揮部隨時了解排放瓦斯濃度，掌握工作面情況。

5.2 排瓦斯，增加工作面新鮮風流

(1)在軌道下山安設2臺2×15kW局部通風機配直徑600mm的風筒對運輸巷進行通風，采用調節風量整體連續排放法進行瓦斯排放，利用變頻器將風量調頻為210 m3/min。連續排放瓦斯5小時后，運輸巷瓦斯濃度下降為0.5%以下。

(2)由于運料巷上隅角瓦斯濃度6%，氧氣含量20%，為保證瓦斯的順利排放，利用圖1B點(永久調節墻)，將全風壓通風混合處D點(如圖1所示)風量調節為1200m3/min，因此巷道送風量為:

運料巷QCH4許=1200×1.5%÷6% =300m3/min

在2127車場安設2臺2×30kW局部通風機配直徑600mm的風筒先對運料巷上隅角進行通風，通過圖1B處的調節墻回風。

采用調節風量逐段排放前進法進行瓦斯排放，利用變頻器將風量調節為260m3/min。

排放瓦斯12小時后，運料巷瓦斯濃度下降為1.5%以下，經救護隊員探查，上隅角以下15個支架架間瓦斯濃度5.6%，工作面瓦斯濃度2.6%。此時在上隅角安設水炮彈，稀釋上隅角瓦斯濃度。在97架—83架的架間安設多分支送風管(如下圖所示)，處理架間瓦斯;將風筒向工作面方向延伸風筒30米供風。

經過連續排放瓦斯后，工作面瓦斯濃度為2.6%，氧氣含量20.2%，運料巷至上隅角30米范圍超前支護處，頂板下有一層約300mm的層流，瓦斯濃度為8%以上，為保證瓦斯的順利排放，再鋪設第二趟直徑600mm的風筒，至圖1C點處，此時將第一趟風筒，在上隅角處接一個三通，保證一路風筒吹散上隅角瓦斯，另一路風筒接至圖1C點處。利用2127車場2臺2×30kW局部通風機，采用調節風量整體連續排放法進行瓦斯排放，利用變頻器將風量調頻為520m3/min(運料巷QCH4許=1200×1.5%÷2.6%=692m3/min)。

5.3 加快排水

將工作面排水能力由原來的200m3/h增加到510m3/h，并且保證工作面備用有足夠的水泵，以備隨時更換。

5.4 系統調節

(1)隨著運輸巷及下隅角抽水進程加快，水面與頂板慢慢顯露縫隙，為保證運輸巷瓦斯不超限，在圖1C點處，打一道全斷面風帳，在圖1A點處，將無壓風門全部打開，同時將第二趟接三通的風筒，向后縮短30m，以保證工作面乏風流經運料巷排出。

(2)在運料巷瓦斯濃度降至1%以下，超前支護頂板下的瓦斯層流以及架間瓦斯濃度均降至1.5%以下后，查看排水情況，探查巷道貫通大小。

(3)當水面下降，運輸巷露出斷面2.4m2時，先將圖1C點處風帳拆除，而后將圖1B點處永久調節墻風量調節至91m3/min，最后將圖1A點處風門關閉，停止局部通風機向兩條巷道送風。至此2127工作面形成全風壓1200m3/min通風。

6 效果

通過2127工作面實施上述排放瓦斯措施后。工作面及運輸巷回風流中瓦斯濃度一直保持在0.4%以下，保證了工作面運輸巷排水的正常供電，為工作面的順利排水贏得了時間，在最短時間內恢復了2127工作面生產。此次因水淹造成的工作面停風及瓦斯積聚的處理，為今后的工作面的瓦斯管理及瓦斯排放提供了寶貴經驗?？蔀橥惖V井工作面瓦斯積聚的處理提供很好的借鑒。

參考文獻

[1]張鐵崗.礦井瓦斯綜合治理技術，煤炭工業出版社，2001.

[2]張國樞.通風與安全學，中國礦業大學出版社，2000.