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工作面瓦斯綜合治理方法的應用

  
評論: 更新日期:2023年05月07日

一、3306工作面概況

1、工作面位置

3306工作面位于五環(huán)公司三水平延深北翼采區(qū),其上部為3304采空區(qū);其下部為實體煤;北部為F20斷層防水煤柱;南部為設計停采線。

工作面長度:上順槽422m(平距),下順槽349m(平距),里切眼95m(平距),中切眼89m(平距)。

2.工作面對應的地面位置:

該工作面地面位置位于劉家村東部,肥泉村西部,工作面上部全部為農(nóng)田。地形為山坡丘陵地形。地面標高﹢164.9m~﹢175m。

2、工作面煤層情況

1.煤層厚度:3306工作面開采煤層為二疊系山西組二1煤層,全層厚度6.6~10.4m,根據(jù)3306上、下順槽煤厚點平均得出平均煤厚8.9m

2.煤層產(chǎn)狀:煤層走向350°~30°,傾角14°~26°,平均為18.4°,受斷層牽引局部傾角變化較大。由于受斷層牽引發(fā)生變化,煤層局部變薄,工作面中部有一煤層變薄帶,寬約60~70m,不可采。

3.3306工作面為單一結構煤層,呈半亮型,具有玻璃光澤,黑色塊狀,容重:1.4t/m3,硬度中等,煤炭品種為瘦煤。

二、3306工作面上隅角瓦斯積聚的原因

1 、工作面上隅角瓦斯超限的原因

(1)采煤工作面的通風方式。我國絕大部分礦井采用U型通風方式,此種通風方式,對了解煤層賦存情況,掌握礦井瓦斯、火的發(fā)生,發(fā)展規(guī)律,較為有利。由于巷道維護均在煤體中,因而巷道幫上的漏風率較少,但容易使上隅角出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象。在U型通風條件下的采空區(qū)風流流動規(guī)律:風流從工作面運輸巷向工作面切眼流動,其中少一部分向采空區(qū)流動,大部分工作面流動,從工作面向采空區(qū)深部剖面看,采空區(qū)的漏風呈現(xiàn)拋物線狀,從而帶出了采空區(qū)深部的瓦斯,在工作面上隅角交匯,使工作面上隅角瓦斯?jié)舛容^高。

(2)工作面上隅角的風流狀態(tài)。采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空區(qū),風流經(jīng)過工作面上端頭時,由于巷道突然垂直轉彎,使靠近煤壁的風速降低,工作面上隅角局部地區(qū)出現(xiàn)渦流現(xiàn)象,在附近出現(xiàn)風流循環(huán)流動現(xiàn)象,使采空區(qū)和工作面的瓦斯不容易被風流帶走,從而使上隅角瓦斯容易發(fā)生積聚。由于瓦斯的比重比空氣的低,所以從工作面上隅角的斷面看,從頂板到底板呈現(xiàn)遞減現(xiàn)象,頂板處瓦斯?jié)舛容^高,所以,要加強此處的瓦斯管理,防止瓦斯事故的發(fā)生。

2 、“U”型通風系統(tǒng)采煤工作面瓦斯超限的原因

(1)采面隅角為采空區(qū)風流的匯合處。鶴煤五環(huán)分公司采煤工作面均采用“U”型通風方式。在這種通風方式下,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(qū),在采空區(qū)內部沿一定的流線的方向流動,在工作面的后半部分,進入采空區(qū)的風流逐漸返回工作面。進入采空區(qū)的風流通過在采空區(qū)內的氣流交換過程,逐漸返回工作面,最后匯集于采煤工作面上隅角,所以,工作面上隅角為采空區(qū)瓦斯流入工作面的匯合處。

(2)采面隅角的風流狀態(tài)是瓦斯超限的重要原因。經(jīng)過長時間現(xiàn)場觀察,根據(jù)分析得知,采面隅角靠近煤壁和采空區(qū)側,風流速度很低,局部處于渦流狀態(tài)(如圖1所示)。這種渦流使采空區(qū)涌出的瓦斯難以進入到主風流中,從而使高濃度瓦斯在隅角附近循環(huán)運動而聚集在渦流區(qū)中,形成了隅角的瓦斯超限。

若工作面隅角出現(xiàn)滯后回柱,除隅角存在的渦流區(qū)外,在靠近切頂排處會出現(xiàn)微風區(qū),采空區(qū)漏出的瓦斯在此處積聚,更容易形成隅角的瓦斯超限。

圖1

3、3306工作面上隅角瓦斯積聚處理方法及措施

針對隅角瓦斯超限的情況,通常的防治方法有:設置隅角砌塊,提高采面供風量、設置采空區(qū)埋管抽放、增加煤體鉆孔抽放等。

(1)設置采空區(qū)風障

①由采煤隊在工作面下隅角吊掛防滅火風帳,靠近采空區(qū)風幛長度為10m,下順槽下幫風幛長度不少于5m,且采空區(qū)風幛與下順槽下幫風幛里外搭接,上接頂,下接底。防止風流從下隅角進入老塘然后經(jīng)老塘帶出大量瓦斯到上隅角排出而造成上隅角瓦斯超限,這樣就可最大限度地減少進入采空區(qū)的漏風量

②尤其是在工作面出口上隅角處,由于風流進入工作面時在此處直射采空區(qū),所以應保證此區(qū)段的砌塊封堵嚴密。由采煤隊在3306工作面采空區(qū)上隅角處垛砌塊墻,上隅角砌塊墻由最后一架至上幫,上接頂,下接底,沿走向方向連續(xù)跺3 m。

(2)增大回采工作面風量

工作面風流對隅角渦流區(qū)積聚瓦斯的驅散,主要靠工作面風流與隅角瓦斯積聚區(qū)間的空氣的對流和主風流的擴散作用。經(jīng)過長時間的現(xiàn)場觀察,發(fā)現(xiàn)在工作面正常供風的情況下,靠有限速度的風流來驅散隅角渦流積聚區(qū)的高濃度瓦斯是不可能的。工作面采用增大風量的辦法,雖然可使隅角積聚區(qū)風流與工作面主風流的對流作用加大,但是隨著風量的提高,負壓增大,采空區(qū)的風流速度加大,使采空區(qū)的瓦斯流線延深,加強了風流與采空區(qū)內的瓦斯的交換。若采空區(qū)內存在其它漏風通道,則會增大此漏風量。所以,若增大采面風量,會使風流攜帶出的瓦斯量增大。單靠增大采面風量的辦法難以有效地處理上隅角積聚的瓦斯。根據(jù)采面隅角瓦斯超限的原因可知,若能減少進入采空區(qū)的風量,也可減少采空區(qū)的瓦斯涌出量,使隅角避免出現(xiàn)瓦斯超限。

(3)安設上隅角瓦斯抽放管

如圖3所示當采煤工作面隅角出現(xiàn)瓦斯超限時,安設一趟專用瓦斯抽放管,抽放管(耙子)入口位于采面隅角。于是,在抽放管入風口處形成一較大負壓區(qū),工作面的主風流由于壓差的作用會增大流經(jīng)隅角的風量,以滿足抽放管(耙子)吸風量的要求,這樣一來在工作面上隅角就形成了負壓。這樣,上隅角的高濃度瓦斯經(jīng)流過此處的工作面風流的稀釋后進入抽放管內部,經(jīng)抽放泵排入回風巷。這種處理方式具有以下優(yōu)點:

(1)是采面隅角的高濃度瓦斯可盡快地進入瓦斯抽放管內部,經(jīng)抽放管排入回風巷;

(2)是可增大隅角的風量,及時沖淡此處的高濃度瓦斯;

(3)由于抽放管體積小,占用空間小,可大大地減少工作面施工造成的影響;

(4)在抽放泵正常運轉的情況下,能夠使工作面上隅角內始終處于負壓狀態(tài),此種方式抽排隅角瓦斯是一個安全可靠的治理過程。

圖3

具體要求:

(5)、采煤隊

①每天四點班采煤隊處理尾巴時及時外移上隅角花管,花管吊掛距頂不大于200mm,距幫不大于100mm的位置,四寸鋼絲帶要緊貼上順槽上幫,施工期間必須有班組長或驗收員現(xiàn)場指揮。然后按照砌塊要求構筑砌塊墻,(上隅角砌塊要求:砌塊墻上接頂、貼幫,錯縫砌筑,模塊之間的縫隙用黃泥抹平,砌筑模塊的長度不小于2m,角度為30°至45°)。

②每天8點班在相鄰注水孔中間施工一個瓦斯排放鉆孔,排放鉆孔要求:孔深6m,孔徑75mm,開孔高度距離底板向上1 m,傾角5°。

③每天零點班堅持施工3306上順槽巷頂鉆孔預抽上隅角,每天施工鉆孔個數(shù)不少于5個,施工期間嚴格按照設計施工。

(6)抽放隊

①3306工作面上、下安全口向外3m內鉆孔不得拆除,每天8點班安排專人負責巡查該地區(qū)抽放系統(tǒng),及時觀測卸壓帶鉆孔濃度及負壓,對于低濃度鉆孔封堵應留有小拇指大小的孔洞,保留一定抽放負壓。工作面每推進3m,抽放隊及時掐掉一根抽放主管路,確保鋼絲帶及時得到延長。

②每天八點班上順槽施工卸壓帶鉆孔,并及時聯(lián)孔帶抽,對采煤隊施工的3306上順槽上順槽巷頂鉆孔預抽上隅角孔要及時封孔,次日八點班負責聯(lián)孔帶抽。

③抽放隊負責將采煤隊替棚段向外5m處抽放主管路改為鋼絲帶連接,以免影響采煤隊替棚。

④采煤隊每天四點班處理尾巴及構筑砌塊墻時,通風區(qū)瓦斯檢查員現(xiàn)場監(jiān)督落實,否則采煤隊嚴禁施工,施工完畢后,瓦斯檢查員及班組長共同驗收,并在瓦斯檢查員攜帶的砌塊及花管吊掛質量驗收單上共同簽字。

3306工作面上隅角砌塊及花管施工質量驗收單
時間及班次 備注
砌塊是否符合構筑要求  
花管及鋼絲帶是否按標準吊掛 
瓦斯檢查員 
班組長 



⑤每天四、零點班通風區(qū)瓦斯檢查員負責調試上隅角埋管抽放閘門,閘門開啟范圍不得超過閘門旋轉范圍的一半,確保合理分配埋管及上順槽抽放鉆孔的負壓。

三、綜合防滅火措施應用

堵漏防滅火措施

1、為了更好的減少回采工作面回采期間發(fā)生自然發(fā)火事故,3306回采工作面下隅角采取了靠老塘側必須吊掛防滅火風帳,防火風帳長度13m,寬2.1m,吊掛眼每隔800mm一個,且保證風帳向下順槽方向下幫拐3m,下安全口靠老塘側向上10 m,風帳吊掛上接頂下接底。為防止放炮、串梁風帳損壞,故放炮、串梁時風帳可收起,放炮、串梁后要及時將風帳恢復原狀。經(jīng)過采取以上防止上隅角瓦斯超限的措施后現(xiàn)場測定,上隅角瓦斯能夠達到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,確保工作面安全生產(chǎn)。

2、由采煤隊分別在3306工作面采空區(qū)上隅角處垛砌塊墻,上隅角砌塊墻由最后一架至上幫,上接頂,下接底。

3、由采煤隊向采空區(qū)加注防滅火材料進行采空區(qū)堵漏,保證嚴密不漏風,降低工作面上、下端風壓差,防止采空區(qū)內遺煤氧化自燃。

4、均壓防滅火措施

①由通風區(qū)將3306中巷2道風門門口拆除,增加工作面進風,減小采空區(qū)所受的負壓,從而減少向采空區(qū)漏風。從而降低自然發(fā)火危險程度,從調控風量使得工作面與其周邊老巷風壓對等,減小煤的氧化速度和氧化生熱。

加強檢查措施

①工作面共設置6個防火檢查點,(A、工作面下安全口處;B、工作面第0至6架處;C、工作面45架處;D、工作面上隅角;E、工作面上順槽回風流;F、-520北大巷回風流)。圓班瓦檢員一班三匯報,當發(fā)現(xiàn)有異常情況時,必須及時匯報處理。

②防滅火檢查人員每周對工作面上尾巴有害氣體定期抽樣化驗,每日檢查情況填寫報表上報總工。

四、瓦斯治理效果

3306采煤工作面開采以來,采取以上措施和方法,瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3%—0.5%,上隅角的瓦斯?jié)舛葲]有出現(xiàn)過積聚、超限,取得了較好的瓦斯治理效果,為礦井的安全生產(chǎn)提供了重要保障。

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