四種方法消除采面上隅角瓦斯超限

李光輝

(平頂山煤業(yè)集團(tuán)公司大莊礦)

摘要：針對(duì)大莊礦采煤工作面上隅角瓦斯涌出量和涌出來(lái)源的不同，分別采用不同的治理方法，解決上隅角瓦斯超限與安全生產(chǎn)的矛盾。 關(guān)鍵詞：采煤工作面;上隅角;瓦斯治理

一直以來(lái)，上隅角瓦斯治理為煤礦瓦斯治理的重點(diǎn)、難點(diǎn)。隨著礦井開(kāi)采深度的增加，煤層產(chǎn)狀的復(fù)雜性及放頂煤開(kāi)采的應(yīng)用，工作面瓦斯涌出量明顯增大，上隅角瓦斯積聚超限問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重威脅著采煤工作面的生產(chǎn)和安全。我礦一直以來(lái)把治理上隅角瓦斯作為“一通三防”工作中的重中之重，堅(jiān)持“管理、裝備、培訓(xùn)”并重原則，加大了瓦斯治理力度，使瓦斯防治裝備水平和管理水平逐年提高。

1、上隅角瓦斯積聚超限形成機(jī)理分析

(1)采煤工作面采空區(qū)殘留浮煤或臨近層、老采空區(qū)瓦斯涌出等，造成了采空區(qū)積存大量高濃度瓦斯，又因瓦斯密度小，能沿傾斜向上運(yùn)移，使部分瓦斯容易聚集在上隅角附近，形成高瓦斯區(qū)。

(2)采用U行通風(fēng)，采面上下出口存在壓差，上隅角又是采空區(qū)漏風(fēng)的出口，漏風(fēng)易將采空區(qū)高濃度瓦斯帶到上隅角。

(3)采煤工作面風(fēng)流在上隅角處直角轉(zhuǎn)彎，上隅角形成渦流區(qū)，該區(qū)瓦斯難于被風(fēng)流沖淡排出。

2、上隅角瓦斯治理方法

2.1 安裝抽出式風(fēng)機(jī)，引排上隅角瓦斯

當(dāng)采煤工作面瓦斯絕對(duì)涌出量低于5m3/min，用傳統(tǒng)吊掛導(dǎo)風(fēng)障

法處理上隅角瓦斯超限效果不佳時(shí)，可采用局部通風(fēng)機(jī)直接抽方法，引排上隅角附近的高濃度瓦斯，到達(dá)治理上隅角瓦斯超限的目的。

直接抽放就是在采煤工作面回風(fēng)巷安裝1臺(tái)抽出式風(fēng)機(jī)抽放上隅角瓦斯，風(fēng)機(jī)前端負(fù)壓側(cè)安裝可伸縮骨架風(fēng)筒，吸口伸到上隅角附近高濃度瓦斯區(qū)，風(fēng)機(jī)后端正壓側(cè)安裝普通軟質(zhì)風(fēng)筒，軟質(zhì)風(fēng)筒出口接至專用回風(fēng)巷或工作風(fēng)巷泵站以外。

如大莊礦23171工作面，該面布置在己三采區(qū)高瓦斯條帶內(nèi)，采上分層，采高2.2m(煤厚5.5m)。采面為長(zhǎng)壁后退式炮采，自然垮落法控制頂板。回采初期工作面配風(fēng)量400-500 m3/min，隨著工作面向上推進(jìn)。因回風(fēng)巷為錨桿支護(hù)，上隅角陷落滯后出現(xiàn)空洞，上隅角瓦斯涌出量不斷增大，并開(kāi)始超限，達(dá)2%-3%。將工作面風(fēng)量加大到550--700 m3/min，回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.5%-0.6%，但上隅角瓦斯仍時(shí)有超限。于是采取以下措施：①超前放頂，用碎煤充填上隅角，并用抗靜電阻燃編織袋裝碎煤在上隅角垛墻封閉。②工作面下口沿采空區(qū)吊掛擋風(fēng)障30 m抑制采空區(qū)漏風(fēng)。③回風(fēng)巷內(nèi)距工作面安全出口外30m處安裝一臺(tái)FSWZ-11B礦用塑料葉輪外電機(jī)抽出式風(fēng)機(jī)。前端接Ø500mm彈簧風(fēng)筒30m，后端接Ø500mm普通風(fēng)筒120m，出口端超過(guò)回風(fēng)巷泵站。抽放時(shí)彈簧風(fēng)筒內(nèi)瓦斯?jié)舛炔坏贸^(guò)3%，風(fēng)筒出口與回風(fēng)巷風(fēng)流混合處瓦斯?jié)舛炔坏贸^(guò)1%。運(yùn)行后風(fēng)筒出口端風(fēng)量110m3/min，平均抽放瓦斯量2m3/min.上隅角瓦斯?jié)舛冉抵?.8%，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛鹊陀?.7%。如：示意圖1

2.2 抽放法治理上隅角瓦斯

當(dāng)采煤工作面瓦斯絕對(duì)涌出量超過(guò)5m3/min，上隅角瓦斯?jié)舛瘸揞l繁，且瓦斯主要來(lái)源于采空區(qū)，采用調(diào)風(fēng)法處理效果不明顯時(shí)，應(yīng)采取抽放法治理上隅角瓦斯。根據(jù)瓦斯涌出量的大小，可分別采取上隅角封閉式插管抽放法和綜合抽放法。

⑴上隅角封閉式插管抽放法。如大莊礦己四采區(qū)的24081采面，該面平均煤厚4.35m。采面為走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，自然垮落法控制頂板。初采時(shí)工作面風(fēng)量497m3/min，隨著工作面不斷向外推進(jìn)，回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛仍?.9%-1%，上隅角瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)2%。采取逐步加大風(fēng)量(最高1150m3/min)和充填堵漏上下隅角，發(fā)現(xiàn)工作面瓦斯絕對(duì)涌現(xiàn)出量隨風(fēng)量增加而增大，而回風(fēng)巷風(fēng)流和上隅角瓦斯?jié)舛葻o(wú)明顯變化。為此采取以下措施：①在上下隅角用抗靜電阻燃編織袋裝碎煤打臨時(shí)密閉，并在工作面上下口吊掛擋風(fēng)障; ②上隅角采用封閉式插管抽放。即將抽放支管插入上隅角臨時(shí)密閉內(nèi)1-3m，與主抽放管連通抽放，可抽放瓦斯4 m3/min。抽放后上隅角瓦斯?jié)舛扔?/p>

1.5%-2%降至0.8%-1.3%，回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛扔?.9%-1%降為0.7%-0.8%，且趨與穩(wěn)定;隨后根據(jù)瓦斯量涌出量的減少，將風(fēng)量由1050m3/min降為850m3/min。如示意圖

2

⑵綜合抽放法。當(dāng)工作面瓦斯絕絕對(duì)涌出量超過(guò)5m3/min，若采用單一的上隅角插管抽放法無(wú)法解決瓦斯超限時(shí)，需采用綜合抽放法。如：同時(shí)采取回風(fēng)巷高位鉆孔抽放輔以上隅角插管抽放法。如大莊礦24041綜采放頂煤工作面，工作面配風(fēng)量600m3/min，隨著采面向前推進(jìn)，上隅角開(kāi)始出現(xiàn)瓦斯超限，回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛纫仓饾u增大，接近臨界值，將風(fēng)量加大到750-800 m3/min，上隅角瓦斯仍有超限，最大達(dá)7%，采取了上隅角封閉式插管抽放法和調(diào)風(fēng)法(風(fēng)量增至1000-1100m3/min)，但上隅角瓦斯依然有超限現(xiàn)象，回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛热栽?.8%-0.9%。為此采取以下措施：①上下隅角繼續(xù)用抗靜電阻燃編織袋裝碎煤打臨時(shí)密閉;②工作面上、下口吊掛擋風(fēng)帳;③上隅角仍采用插抽放支管抽放，平均瓦斯抽放量2m3/min;④在回風(fēng)巷進(jìn)行高位鉆孔抽放，由Ø230mm主管路抽出，高位鉆場(chǎng)每隔50m布置一個(gè)，每個(gè)鉆場(chǎng)施工3-4個(gè)瓦斯抽放孔，孔徑Ø65-75mm,孔深80-120m高位鉆孔盡量打向上隅角，平均抽放瓦斯量5m3/min。通過(guò)綜合抽放，

上隅角瓦斯?jié)舛冉抵?.9%-1.0%，回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛冉抵?.6%-0.7%，確保了工作面安全生產(chǎn)。如上示意圖2

2.3 均壓法治理上隅角瓦斯

當(dāng)采煤工作面上隅角瓦斯主要來(lái)源于外界小窯泄漏，漏入采空區(qū)，用調(diào)風(fēng)法處理效果不明顯時(shí)，應(yīng)采取局部均壓法治理瓦斯。如大莊礦己三23132放頂煤炮采工作面，該面與附近小煤窯相鄰且采空區(qū)漏風(fēng)?；夭蓵r(shí)，工作面配風(fēng)量400-500 m3/min，上隅角瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)6%，回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.0%-1.4%，將風(fēng)量加大至800-1000m3/min后，上隅角和回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛茸兓幻黠@。隨后對(duì)該面進(jìn)行了均壓通風(fēng)，具體做法：在工作面回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷風(fēng)門外安設(shè)2組局部通風(fēng)機(jī)，每組實(shí)現(xiàn)雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)倒臺(tái)，風(fēng)筒穿過(guò)風(fēng)門墻垛，關(guān)閉回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷的調(diào)壓風(fēng)門并啟動(dòng)局部通風(fēng)機(jī)。均壓通風(fēng)后，上隅角瓦斯?jié)舛冉抵?.5%，回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛冉抵?.2%-0.3%，工作面風(fēng)量降至450-500m3/min。如：示意圖

2.4 安裝水射流風(fēng)機(jī)，稀釋排放上隅角瓦斯

當(dāng)工作面瓦斯涌風(fēng)量在3 m3/min以下，回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)0.5%時(shí)，也可以用水射流風(fēng)機(jī)處理上隅角超限。如大莊礦己三

采區(qū)的23151炮采工作面，配風(fēng)量500-600 m3/min，回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.3%-0.4%，回采初期上隅角瓦斯偶爾超限。采取措施：在回風(fēng)巷安裝GSF型高壓水射流風(fēng)機(jī)，將鐵風(fēng)筒接至上隅角，打開(kāi)液壓管路上的操作閥，使泵站高壓水進(jìn)入水射流風(fēng)機(jī)，運(yùn)行后上隅角瓦斯?jié)舛冉抵?.5%。如：示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

(1)治理上隅角瓦斯積聚超限時(shí)，必然首先摸清瓦斯來(lái)源、瓦斯涌出量和涌出規(guī)律，然后確定合適的瓦斯治理方法。

(2)使用抽出式風(fēng)機(jī)治理上隅角瓦斯時(shí)，負(fù)壓側(cè)風(fēng)筒必須保證有效的過(guò)風(fēng)斷面。另外，風(fēng)筒內(nèi)瓦斯檢查除人工外，還需安裝要瓦斯監(jiān)測(cè)探頭，實(shí)行不間斷連續(xù)監(jiān)測(cè)，確保引排安全和引排工藝參數(shù)最佳。

(3)抽放法治理上隅角瓦斯時(shí)，上隅角支管要不斷換位，確保吸口時(shí)時(shí)處于高濃度瓦斯區(qū)。高位鉆孔抽方時(shí)，每個(gè)鉆孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛纫补軝z查，以便指導(dǎo)修改抽放鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)，提高瓦斯抽放率。

(4)對(duì)易燃采面實(shí)施采空區(qū)瓦斯抽放時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理確定抽放混合氣體中CO濃度安全臨界值。若上隅角附近出現(xiàn)發(fā)火時(shí)，必須先將火點(diǎn)徹底消滅后才允許抽放。

(5)使用均壓法治理上隅角瓦斯時(shí)，必須保證風(fēng)機(jī)安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并設(shè)專人管理，一旦風(fēng)機(jī)或線路出現(xiàn)故障，管理人員必須及時(shí)打

開(kāi)回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷的均壓閥門，采面實(shí)現(xiàn)全風(fēng)壓通風(fēng)。

(6)使用均壓通風(fēng)的采煤工作面，對(duì)高發(fā)火礦井有效抑制了小窯漏風(fēng)造成火災(zāi)的威脅。

參考文獻(xiàn)：

1.國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程專家解讀.徐州.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.2007

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3.于不凡.煤礦礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊(cè).北京.煤礦工業(yè)出版社.2005

職業(yè)技能鑒定 高級(jí)技師論文

題目：四種方法消除采面上隅角瓦斯超限 姓名：李光輝 專業(yè)：瓦斯檢查

平頂山煤業(yè)(集團(tuán))公司大莊礦