綜放工作面下行通風(fēng)回風(fēng)隅角瓦斯防治技術(shù)

慈忠貞

(新疆龜茲礦業(yè)有限公司，新疆 庫車 842000)

1 工作面概況

新疆龜茲礦業(yè)有限公司西井生產(chǎn)能力為90萬t/a，礦井可采煤層為侏羅系下統(tǒng)塔里奇克組(J1t)下段，現(xiàn)開采A3煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡單，層位較為穩(wěn)定，全區(qū)可采，煤層厚度4.6～5.0 m，平均厚度4.8 m，煤層傾角為3～8°，平均為6°30′，為45號氣煤(45QM)，屬于煉焦配煤。

A302工作面為A3采區(qū)第二個(gè)綜采放頂煤工作面，鄰近的A301工作面已回采完畢。工作面采用“U”形通風(fēng)方式，采用下行通風(fēng)形式。工作面相對瓦斯涌出量為0.77 m3/ t，絕對涌出量1.3 m3/ min，但回風(fēng)隅角常常出現(xiàn)瓦斯積聚，為防止回風(fēng)隅角瓦斯超限報(bào)警以及給安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅，通過對工作面回風(fēng)隅角瓦斯積聚的原因進(jìn)行分析，有針對性地采取治理措施，取得了較好的效果。

2 瓦斯積聚的原因分析

A302綜放工作面使用ZF4800/17/30低位放頂煤液壓支架，兩端頭使用過渡架和端頭支架，回風(fēng)隅角存在后部刮板機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接，從轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾至端頭支架后尾梁約為1.5 m，通過現(xiàn)場設(shè)點(diǎn)觀測，發(fā)現(xiàn)瓦斯積聚多集中在端頭支架空間。工作面設(shè)備布置如圖1所示。

圖1 A302綜放工作面及超前支護(hù)平、剖面布置示意

通過對現(xiàn)場回風(fēng)隅角出現(xiàn)瓦斯積聚的原因分析，主要有以下幾個(gè)方面[1]：

1) “尾巷”增長，風(fēng)量不足。工作面回風(fēng)隅角由于存在轉(zhuǎn)載機(jī)尾和后部刮板輸送機(jī)機(jī)頭搭接，轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾始終滯后后部刮板機(jī)頭0.5 m，端頭支架又滯后轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾，使回風(fēng)隅角處“尾巷”增長，空間增大，同時(shí)由于采用下行風(fēng)，此處明顯感覺風(fēng)量較小，易造成瓦斯積聚。

2) 臨近采空區(qū)瓦斯涌入。相鄰A301采空區(qū)僅留有6 m窄煤柱，隨著工作面推進(jìn)，工作面周期來壓，進(jìn)入采空區(qū)煤柱受壓垮塌或靠近隅角煤柱產(chǎn)生裂隙或片幫將會造成相鄰采空區(qū)瓦斯氣體通過采空區(qū)風(fēng)流帶入采煤面回風(fēng)隅角，造成該采面回風(fēng)隅角瓦斯積聚。

3) 通風(fēng)斷面減小。割煤機(jī)過機(jī)頭段15 m期間，由于割煤機(jī)與操作人員減小了通風(fēng)斷面，增加了通風(fēng)阻力，此段風(fēng)速變小，流入回風(fēng)隅角風(fēng)量自然減小。特別是割煤機(jī)過機(jī)頭時(shí)回風(fēng)隅角瓦斯比其他段時(shí)超0.1%～0.2%，造成回風(fēng)隅角瓦斯偏高。

4) 銳角回風(fēng)，風(fēng)量減少。為防止刮板機(jī)上竄下滑，當(dāng)工作面進(jìn)風(fēng)巷超前于回風(fēng)巷時(shí)，工作面下端頭形成了銳角回風(fēng)，進(jìn)入采煤工作面回風(fēng)隅角風(fēng)量將會明顯減少，造成回風(fēng)隅角瓦斯積聚。

5) 懸頂形成積聚空間。工作面上下隅角懸頂，造成回風(fēng)隅角空間增大，形成了瓦斯積聚空間，隨著工作面推進(jìn)，頂板出現(xiàn)不規(guī)律、面積不等的垮落，將采空區(qū)內(nèi)的瓦斯不規(guī)律擠出，造成回風(fēng)隅角瓦斯瞬間變大。

6) 支架設(shè)備空間狹窄。工作面使用的ZF4800/17/30型低位放頂煤支架，架后的輸送機(jī)空間狹窄，通風(fēng)阻力大，造成架后風(fēng)速小，風(fēng)量約60～80 m3/min，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛燃s0.2%，多數(shù)從下出口煤墻側(cè)進(jìn)入回風(fēng)巷，到達(dá)回風(fēng)隅的風(fēng)量更小。

3 回風(fēng)隅角瓦斯防治技術(shù)

3.1 風(fēng)障法

利用臨時(shí)風(fēng)障，從機(jī)頭第三架以45°角斜向上方拉至工作面煤墻處，使工作面一部分風(fēng)流通過后刮板機(jī)上方回風(fēng)通道進(jìn)入回風(fēng)隅角，稀釋回風(fēng)隅角的瓦斯。但因風(fēng)障使用影響割煤和支架、刮板輸送機(jī)等操作安全視線，同時(shí)風(fēng)障易損壞、不穩(wěn)定、可靠性差等問題，通常只作為臨時(shí)性的應(yīng)急措施。

3.2 礦用壓風(fēng)引風(fēng)器法

當(dāng)回采工作面下回風(fēng)隅角積聚的瓦斯范圍在3%以下情況采用此法。在工作面第三架或第四架支架間安裝礦用壓風(fēng)引風(fēng)器吸入工作面風(fēng)量通過風(fēng)筒送到回風(fēng)隅角，通風(fēng)量為135 m3/min，使回風(fēng)隅角瓦斯稀釋，或在端頭支架下方安裝礦用壓風(fēng)引風(fēng)器通過風(fēng)筒抽出回風(fēng)隅角瓦斯排至工作面風(fēng)流混合處稀釋。引風(fēng)器布置位置如圖2所示。

圖2 引風(fēng)器布置方式

3.3 減少積聚空間法

隨工作面的推進(jìn)，對不易垮落頂板，在工作面支架伸縮量上方采用人工或機(jī)械方式逐排卸掉錨桿和錨鎖托盤，對于摘卸不掉的采用風(fēng)鎬使之失效，使進(jìn)入切頂線以里頂板能夠及時(shí)垮落，減少回風(fēng)隅角瓦斯積聚的空間。

3.4 避免銳角通風(fēng)法

減少工作面下端頭形成銳角通風(fēng)幾率。工作面推進(jìn)過程中，當(dāng)形成銳角通風(fēng)時(shí)要及時(shí)進(jìn)行調(diào)斜，始終保持綜采工作面機(jī)頭超前于機(jī)尾不少于2.4 m，避免工作面下端頭形成銳角通風(fēng)，造成回風(fēng)隅角通風(fēng)不暢，形成回風(fēng)隅角瓦斯積聚。

3.5 加強(qiáng)采空區(qū)煤柱支護(hù)法

嚴(yán)格檢查工作面超前支護(hù)強(qiáng)度，確保支架工作阻力，除超前支架外，另在回風(fēng)巷依切頂線往外靠煤柱側(cè)20 m打液壓單體貼幫柱加強(qiáng)頂板支護(hù)，以防煤柱受壓產(chǎn)生裂隙或片幫，使鄰近采空區(qū)氣體通過煤柱裂隙進(jìn)入回風(fēng)巷及回風(fēng)隅角。

3.6 擴(kuò)大通風(fēng)斷面法

減少后部輸送機(jī)煤炭堆積，抬高支架尾梁，盡可能擴(kuò)大支架后部通風(fēng)斷面，增加支架后部通風(fēng)量，從而加大回風(fēng)隅角的風(fēng)量[2-3]，以利于回風(fēng)隅角的瓦斯稀釋。

4 綜放工作面瓦斯管控措施

4.1 加強(qiáng)回風(fēng)隅角瓦斯監(jiān)控

加強(qiáng)對下回風(fēng)隅角瓦斯的監(jiān)測監(jiān)控，充分發(fā)揮瓦斯監(jiān)測監(jiān)控作用，在回風(fēng)隅角設(shè)置T0甲烷傳感器，對回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。T0甲烷傳感器應(yīng)懸掛在采煤工作面切頂線距巷幫不超過800 mm，距頂不超過300 mm位置上。T0甲烷傳感器和T1瓦斯傳感器之間懸掛便攜式瓦斯報(bào)警儀，T0甲烷傳感器報(bào)警值設(shè)計(jì)從1.0%提高到0.8%，同時(shí)懸掛便攜式甲烷報(bào)警儀，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到報(bào)警點(diǎn)時(shí)采煤工作面應(yīng)立即停止作業(yè)。T0甲烷傳感器的設(shè)置為防止下回風(fēng)隅角的瓦斯超限，防止瓦斯事故的發(fā)生起到了重要作用，同時(shí)，體現(xiàn)了安全監(jiān)控的重要性。建立瓦斯異常信息群，通過監(jiān)控人員將隅角瓦斯發(fā)生異常情況信息發(fā)到信息群，以便相關(guān)人員及領(lǐng)導(dǎo)第一時(shí)間看到并作出處理決策。

4.2 提高工作人員安全意識

回風(fēng)隅角的瓦斯是綜采放頂煤瓦斯管理的重點(diǎn)，因而必須制定工作面瓦斯管理措施和處罰規(guī)定，提高區(qū)隊(duì)瓦斯管理意識和責(zé)任心，要安排素質(zhì)高、責(zé)任心強(qiáng)、有經(jīng)驗(yàn)人員在現(xiàn)場24 h連續(xù)監(jiān)控。平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對瓦斯檢查人員的培訓(xùn)、教育和管理，提高他們的綜合素質(zhì)，以便真正發(fā)揮其在現(xiàn)場的作用。

4.3 加強(qiáng)井下設(shè)備檢修力度

工作面下巷道機(jī)電設(shè)備杜絕失爆，采煤區(qū)隊(duì)每班加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備檢查檢修力度，機(jī)電科每周對工作面機(jī)電設(shè)備加強(qiáng)失爆檢查并嚴(yán)格考核。

4.4 落實(shí)瓦斯監(jiān)管責(zé)任

加大瓦斯監(jiān)管和考核力度，牢固樹立瓦斯超限就是事故的理念，嚴(yán)格追查問責(zé)，現(xiàn)場瓦斯檢查員、跟班隊(duì)長、監(jiān)測工、監(jiān)控員、安全檢查員對現(xiàn)場瓦斯管理不力，出現(xiàn)失誤要嚴(yán)格追責(zé)問責(zé)，確保各負(fù)其責(zé)，群防群控，不留死角，做到重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)看管和防范。

5 結(jié) 語

龜茲礦業(yè)公司在綜采放頂煤工作面回風(fēng)隅角瓦斯積聚處理、控制方面進(jìn)行了積極探索，形成了比較系統(tǒng)的工作面回風(fēng)隅角瓦斯積聚治理技術(shù)，有效解決了綜采放頂煤工作面回風(fēng)隅角瓦斯積聚問題，隅角瓦斯控制在0.3%左右，對類似條件下的煤礦瓦斯治理有一定借鑒作用。