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    3306工作面瓦斯綜合治理方法的應用

    作者:煤礦安全網 2019-04-17 來源:煤礦安全網

    3306工作面瓦斯綜合治理方法的應用

    張建平﹡

    (鶴煤五環分公司通風區)

    一、3306工作面概況

    1、工作面位置

    3306工作面位于五環公司三水平延深北翼采區,其上部為3304采空區;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3306上、下順槽煤厚點平均得出平均煤厚8.9m

    2.煤層產狀: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、火的發生,發展規律,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瓦斯積聚現象。在U型通風條件下的采空區風流流動規律: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流動,大部分工作面流動,從工作面向采空區深部剖面看,采空區的漏風呈現拋物線狀,從而帶出了采空區深部的瓦斯,在工作面上隅角交匯,使工作面上隅角瓦斯濃度較高。

    (2)工作面上隅角的風流狀態。采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空區,風流經過工作面上端頭時,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出現渦流現象,在附近出現風流循環流動現象,使采空區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,從頂板到底板呈現遞減現象,頂板處瓦斯濃度較高,所以,要加強此處的瓦斯管理,防止瓦斯事故的發生。

    2 、“U”型通風系統采煤工作面瓦斯超限的原因

    (1)采面隅角為采空區風流的匯合處。鶴煤五環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,在采空區內部沿一定的流線的方向流動,在工作面的后半部分,進入采空區的風流逐漸返回工作面。進入采空區的風流通過在采空區內的氣流交換過程,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瓦斯流入工作面的匯合處。

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

    若工作面隅角出現滯后回柱,除隅角存在的渦流區外,在靠近切頂排處會出現微風區,采空區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、設置采空區埋管抽放、增加煤體鉆孔抽放等。

    (1)設置采空區風障

    ①由采煤隊在工作面下隅角吊掛防滅火風帳,靠近采空區風幛長度為10m,下順槽下幫風幛長度不少于5m,且采空區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,所以應保證此區段的砌塊封堵嚴密。由采煤隊在3306工作面采空區上隅角處垛砌塊墻,上隅角砌塊墻由最后一架至上幫,上接頂,下接底,沿走向方向連續跺3 m。

    (2)增大回采工作面風量

    工作面風流對隅角渦流區積聚瓦斯的驅散,主要靠工作面風流與隅角瓦斯積聚區間的空氣的對流和主風流的擴散作用。經過長時間的現場觀察,發現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,采空區的風流速度加大,使采空區的瓦斯流線延深,加強了風流與采空區內的瓦斯的交換。若采空區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。根據采面隅角瓦斯超限的原因可知,若能減少進入采空區的風量,也可減少采空區的瓦斯涌出量,使隅角避免出現瓦斯超限。

    (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,工作面的主風流由于壓差的作用會增大流經隅角的風量,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流過此處的工作面風流的稀釋后進入抽放管內部,經抽放泵排入回風巷。這種處理方式具有以下優點:

    (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,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抽放系統,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,通風區瓦斯檢查員現場監督落實,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 
    ???

    ⑤每天四、零點班通風區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生自然發火事故,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。經過采取以上防止上隅角瓦斯超限的措施后現場測定,上隅角瓦斯能夠達到《煤礦安全規程》規定,確保工作面安全生產。

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

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

    4、均壓防滅火措施

    ①由通風區將3306中巷2道風門門口拆除,增加工作面進風,減小采空區所受的負壓,從而減少向采空區漏風。從而降低自然發火危險程度,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,當發現有異常情況時,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,瓦斯濃度控制在0.3%—0.5%,上隅角的瓦斯濃度沒有出現過積聚、超限,取得了較好的瓦斯治理效果,為礦井的安全生產提供了重要保障。

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