州景礦回采工作面上隅角瓦斯綜合治理

韋長倫

(百色百礦集團有限公司,廣西百色 533000)

州景礦回采工作面上隅角瓦斯綜合治理

韋長倫

(百色百礦集團有限公司,廣西百色 533000)

隨著礦井開采深度的增加,瓦斯壓力和瓦斯涌出量越來越大。回采工作面上隅角以及回風流中瓦斯超限問題,嚴重制約著礦井的安全生產。目前我礦采用上隅角瓦斯防治措施為：黃泥充填法、風簾導風法、無火花風機抽排法和局部通風機供風吹上隅角瓦斯方法等綜合措施,有效地解決了上隅角以瓦斯超限問題,提高了礦井的安全。

上隅角 回采工作面 瓦斯 綜合防治

1 概況

州景煤礦設計能力21萬噸,核定年生產能力為33萬t。礦區井田位于百色煤田向斜南翼之中段。可采煤層可采煤層有三煤一層、三煤二層、四煤層、五煤一層和五煤二層、五煤二三層共六層,其中三煤二層為局部可采。礦井屬低瓦斯礦井,瓦斯絕對涌出量一般為2.593～3.179m3/min,平均為2.901m3/min。采區瓦斯絕對涌出量1.773～2.165m3/min,平均為1.921m3/min,二氧化碳絕對涌出量2.483～2.973m3/min,平均為2.658m3/min,二水平局部地層瓦斯含量較高,特別是工作面在初次來壓和周期來壓時,瓦斯涌出量增高;礦井所開采的煤層具有爆炸危險性,爆炸指數49～51%,煤層具有自燃發火傾向性,自然發火期1至3個月。隨著開采深度的增加,采面上隅角瓦斯經常出現超限,嚴重制約了安全生產。為了落實治理瓦斯“十二字”方針,根據我礦的實際情況,幾年來,已搜索一套綜合治理瓦斯的管理方法。

2 采煤工作面上隅角瓦斯超限的原因分析

2.1 采煤工作面的通風方

圖1 風簾導風法

圖2 無火花風機抽排法

采煤工作面的通風方法有：“U”型、“Z”型、“Y” 型、“W”型、“H”型等多種,目前我礦采煤工作面均采用“U”型通風方式。

在“U”型通風條件下進入工作面的風流分為兩部分,一部分沿工作面流動;另一部分進入采空區,在采空區內部沿一定的流線的方向流動,進入采空區的風流通過采空區,風流帶出瓦斯,最后逐漸匯集于采面上隅角,所以,工作面上隅角為采空區瓦斯流入工作面的匯合處。

2.2 采面上隅角的風流狀態是瓦斯超限的重要原因

在正常情況下,回采工作面大部份風量會從工作面的安全出口流走,只有少量的風量流經采面上隅角,所以靠近煤壁和采空區側的上隅角風流速度很低,局部處于渦流狀態。這種渦流使采空區涌出的瓦斯難以進入到主風流中,從而使瓦斯在上隅角附近循環運動而最終越積越多,造成了上隅角的瓦斯超限。

2.3 工作面上隅角

若工作面上隅角出現滯后回柱或回柱后頂板未冒落,造成上隅角空間增大,由于此處風量極少,瓦斯就會出現大量積聚,更容易形成上隅角的瓦斯超限。

3 上隅角瓦斯處理措施

3.1 黃泥充填法

及時回收滯后支柱讓上隅角及其附近的頂板冒落;然后用編織袋裝黃泥及時充填未冒落的空間這樣就可以減少瓦斯積聚空間防止大量瓦斯積聚。

3.2 擋風簾導風法

圖3 局部通風機供風吹上隅角瓦斯方法

用一塊約4-6 m2的帆布在上隅角上風側遮擋采面風流,迫使一部分風流流經工作面上隅角,吹散稀釋上隅角積聚的瓦斯,如圖1所示。將積聚的瓦斯沖淡并排到回風巷中,隨著工作面的推進,導風簾隨之向前移。我礦在開采2402、2403回采工作面過程中均采用了這種方方法。

3.3 無火花風機抽排法

用抽出式風機抽排上隅角瓦斯。當上隅角瓦斯濃度較高和體積較大時,即使用擋風簾導風也無法稀釋上隅角瓦斯,這時可增加采用抽出式風機處理上隅角瓦斯。我礦在回采2404作面時,采用礦用防爆抽出式塑料葉輪軸流局部通風機(型號為FBCNO-5/11CS)安裝在采面專用回風巷中,風機前端使用Φ400mm可縮性風筒導排,將抽出的瓦斯排至二水平總回風巷內。如圖2所示。

使用前,上隅角瓦斯濃度達2%左右,回風流達1%-1.5%。使用風機抽排后,風機排風口瓦斯濃度為1%-1.5%。上隅角及回風巷瓦斯濃度降到1%以下。實踐證明,使用抽出式風機處理采面上隅角積聚是效果特別顯著。

3.4 局部通風機供風吹上隅角瓦斯方法

利用局部通風機向上隅角供新鮮風以吹淡上隅角高濃度瓦斯

(如圖3所示)。我礦2401工作面上隅角采用了這種方法。

由于局部通風機供風距離較遠,風筒出口風量有限,只能在上隅角瓦斯濃度較低時起作用。在實踐中,由于風筒正吹上隅角,在瓦斯涌出量較大時,常出現上隅角上風側采面內風流中瓦斯濃度超限的情況。要兼顧采面、上隅角兩處的瓦斯均勻不超限,就要經常調整風筒出口位置。因而在采面生產的動態性和采空區瓦斯涌出的不均衡性的狀態下,實踐中操作起來有一定的難度。

4 回采工作面上隅角瓦斯防治措施選擇

(1)在回采工作面上隅角瓦斯治理中我礦并不是單獨采用某一種防治措施來完成的,而是根據工作面上隅角實際情況采用多種方法進行綜合合理,如我礦2001回采工作采面上隅角采用充填法和局部通風機供風吹上隅角瓦斯方法;在2402、2403回采工作采面上隅角采用充填法和風簾導風法;在2404回采工作采面上隅角采用充填法和風簾導風法和無火花風機抽排法。

經過多年的實踐,目前我礦常用上隅角瓦斯治理措施是充填法和風簾導風法聯合使用,當上隅角瓦斯濃度較高和體積較大時,即使擋風簾導風也無法稀釋上隅角瓦斯時,就在采面回風巷內安裝防爆抽出式塑料葉輪軸流局部通風機,增加無火花風機抽排法。經過在二水平2404回采工作面的使用,效果很好。

(2)對回采工作面上隅角瓦斯治理,我礦還采用了以下的管理措施,一是每班備配齊一名專職瓦斯檢員,專門在回采工作面上隅角瓦斯治檢查瓦斯濃度,二是安裝專用的瓦斯傳感器(該傳感器與全礦安全監控系統聯網),24小時監控上隅角瓦斯瓦斯變化情況;再次是優化通風系統示,提高工作面風量;同時完善瓦斯治理強各種規章制度、強化安全培訓通過各種形式培訓職工了解瓦斯的危害,掌握瓦斯防治的基本知識,在職工思想中敲響安全警鐘,提高從嚴治理瓦斯的觀念。

5 結語

工作面上隅角為采空區瓦斯流入工作面的匯合處,在生產過程中,上隅角經常出現瓦斯超限現象,嚴重制約著礦井的安全生產。通過采取上隅角充填法、風簾導風法和無火花風機抽排法等綜合防治措施,有效地解決了回采工作面上隅角以及回風流中瓦斯長期超限問題,提高了礦井的安全生產。

[1]吳中立主編.礦井通風與安全[M].中國礦大出版社,1989年6月.

[2]張國樞主編.通風安全學[M].中國礦業大學出版社,2000年7月.

韋長倫,1991年畢業于湖南科技大學,2007年至2010年任右江礦務局州景礦總工程師,現任廣西百色百礦集團福祿煤礦礦長。