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四种方法消除采面上隅角瓦斯超限

运输提升 煤客网 2019-04-290
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李光辉

(平顶山煤业集团公司大庄矿)

摘要:针对大庄矿采煤工作面上隅角瓦斯涌出量和涌出来源的不同,分别采用不同的治理方法,解决上隅角瓦斯超限与安全生产的矛盾。 关键词:采煤工作面;上隅角;瓦斯治理

一直以来,上隅角瓦斯治理为煤矿瓦斯治理的重点、难点。随着矿井开采深度的增加,煤层产状的复杂性及放顶煤开采的应用,工作面瓦斯涌出量明显增大,上隅角瓦斯积聚超限问题日益突出,严重威胁着采煤工作面的生产和安全。我矿一直以来把治理上隅角瓦斯作为“一通三防”工作中的重中之重,坚持“管理、装备、培训”并重原则,加大了瓦斯治理力度,使瓦斯防治装备水平和管理水平逐年提高。

1、上隅角瓦斯积聚超限形成机理分析

(1)采煤工作面采空区残留浮煤或临近层、老采空区瓦斯涌出等,造成了采空区积存大量高浓度瓦斯,又因瓦斯密度小,能沿倾斜向上运移,使部分瓦斯容易聚集在上隅角附近,形成高瓦斯区。

(2)采用U行通风,采面上下出口存在压差,上隅角又是采空区漏风的出口,漏风易将采空区高浓度瓦斯带到上隅角。

(3)采煤工作面风流在上隅角处直角转弯,上隅角形成涡流区,该区瓦斯难于被风流冲淡排出。

2、上隅角瓦斯治理方法

2.1 安装抽出式风机,引排上隅角瓦斯

当采煤工作面瓦斯绝对涌出量低于5m3/min,用传统吊挂导风障

法处理上隅角瓦斯超限效果不佳时,可采用局部通风机直接抽方法,引排上隅角附近的高浓度瓦斯,到达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风巷安装1台抽出式风机抽放上隅角瓦斯,风机前端负压侧安装可伸缩骨架风筒,吸口伸到上隅角附近高浓度瓦斯区,风机后端正压侧安装普通软质风筒,软质风筒出口接至专用回风巷或工作风巷泵站以外。

如大庄矿23171工作面,该面布置在己三采区高瓦斯条带内,采上分层,采高2.2m(煤厚5.5m)。采面为长壁后退式炮采,自然垮落法控制顶板。回采初期工作面配风量400-500 m3/min,随着工作面向上推进。因回风巷为锚杆支护,上隅角陷落滞后出现空洞,上隅角瓦斯涌出量不断增大,并开始超限,达2%-3%。将工作面风量加大到550--700 m3/min,回风巷风流瓦斯浓度0.5%-0.6%,但上隅角瓦斯仍时有超限。于是采取以下措施:①超前放顶,用碎煤充填上隅角,并用抗静电阻燃编织袋装碎煤在上隅角垛墙封闭。②工作面下口沿采空区吊挂挡风障30 m抑制采空区漏风。③回风巷内距工作面安全出口外30m处安装一台FSWZ-11B矿用塑料叶轮外电机抽出式风机。前端接Ø500mm弹簧风筒30m,后端接Ø500mm普通风筒120m,出口端超过回风巷泵站。抽放时弹簧风筒内瓦斯浓度不得超过3%,风筒出口与回风巷风流混合处瓦斯浓度不得超过1%。运行后风筒出口端风量110m3/min,平均抽放瓦斯量2m3/min.上隅角瓦斯浓度降至0.8%,回风巷瓦斯浓度低于0.7%。如:示意图1

2.2 抽放法治理上隅角瓦斯

当采煤工作面瓦斯绝对涌出量超过5m3/min,上隅角瓦斯浓度超限频繁,且瓦斯主要来源于采空区,采用调风法处理效果不明显时,应采取抽放法治理上隅角瓦斯。根据瓦斯涌出量的大小,可分别采取上隅角封闭式插管抽放法和综合抽放法。

⑴上隅角封闭式插管抽放法。如大庄矿己四采区的24081采面,该面平均煤厚4.35m。采面为走向长壁后退式采煤法,自然垮落法控制顶板。初采时工作面风量497m3/min,随着工作面不断向外推进,回风巷风流中瓦斯浓度在0.9%-1%,上隅角瓦斯浓度高达2%。采取逐步加大风量(最高1150m3/min)和充填堵漏上下隅角,发现工作面瓦斯绝对涌现出量随风量增加而增大,而回风巷风流和上隅角瓦斯浓度无明显变化。为此采取以下措施:①在上下隅角用抗静电阻燃编织袋装碎煤打临时密闭,并在工作面上下口吊挂挡风障; ②上隅角采用封闭式插管抽放。即将抽放支管插入上隅角临时密闭内1-3m,与主抽放管连通抽放,可抽放瓦斯4 m3/min。抽放后上隅角瓦斯浓度由

1.5%-2%降至0.8%-1.3%,回风巷风流瓦斯浓度由0.9%-1%降为0.7%-0.8%,且趋与稳定;随后根据瓦斯量涌出量的减少,将风量由1050m3/min降为850m3/min。如示意图

2

⑵综合抽放法。当工作面瓦斯绝绝对涌出量超过5m3/min,若采用单一的上隅角插管抽放法无法解决瓦斯超限时,需采用综合抽放法。如:同时采取回风巷高位钻孔抽放辅以上隅角插管抽放法。如大庄矿24041综采放顶煤工作面,工作面配风量600m3/min,随着采面向前推进,上隅角开始出现瓦斯超限,回风巷风流瓦斯浓度也逐渐增大,接近临界值,将风量加大到750-800 m3/min,上隅角瓦斯仍有超限,最大达7%,采取了上隅角封闭式插管抽放法和调风法(风量增至1000-1100m3/min),但上隅角瓦斯依然有超限现象,回风巷风流瓦斯浓度仍在0.8%-0.9%。为此采取以下措施:①上下隅角继续用抗静电阻燃编织袋装碎煤打临时密闭;②工作面上、下口吊挂挡风帐;③上隅角仍采用插抽放支管抽放,平均瓦斯抽放量2m3/min;④在回风巷进行高位钻孔抽放,由Ø230mm主管路抽出,高位钻场每隔50m布置一个,每个钻场施工3-4个瓦斯抽放孔,孔径Ø65-75mm,孔深80-120m高位钻孔尽量打向上隅角,平均抽放瓦斯量5m3/min。通过综合抽放,

上隅角瓦斯浓度降至0.9%-1.0%,回风巷风流瓦斯浓度降至0.6%-0.7%,确保了工作面安全生产。如上示意图2

2.3 均压法治理上隅角瓦斯

当采煤工作面上隅角瓦斯主要来源于外界小窑泄漏,漏入采空区,用调风法处理效果不明显时,应采取局部均压法治理瓦斯。如大庄矿己三23132放顶煤炮采工作面,该面与附近小煤窑相邻且采空区漏风。回采时,工作面配风量400-500 m3/min,上隅角瓦斯浓度高达6%,回风巷风流瓦斯浓度1.0%-1.4%,将风量加大至800-1000m3/min后,上隅角和回风巷瓦斯浓度变化不明显。随后对该面进行了均压通风,具体做法:在工作面回风巷、运输巷风门外安设2组局部通风机,每组实现双风机双电源自动倒台,风筒穿过风门墙垛,关闭回风巷和运输巷的调压风门并启动局部通风机。均压通风后,上隅角瓦斯浓度降至0.5%,回风巷风流瓦斯浓度降至0.2%-0.3%,工作面风量降至450-500m3/min。如:示意图

2.4 安装水射流风机,稀释排放上隅角瓦斯

当工作面瓦斯涌风量在3 m3/min以下,回风巷风流瓦斯浓度不超过0.5%时,也可以用水射流风机处理上隅角超限。如大庄矿己三

采区的23151炮采工作面,配风量500-600 m3/min,回风巷风流瓦斯浓度0.3%-0.4%,回采初期上隅角瓦斯偶尔超限。采取措施:在回风巷安装GSF型高压水射流风机,将铁风筒接至上隅角,打开液压管路上的操作阀,使泵站高压水进入水射流风机,运行后上隅角瓦斯浓度降至0.5%。如:示意图

3 结语

(1)治理上隅角瓦斯积聚超限时,必然首先摸清瓦斯来源、瓦斯涌出量和涌出规律,然后确定合适的瓦斯治理方法。

(2)使用抽出式风机治理上隅角瓦斯时,负压侧风筒必须保证有效的过风断面。另外,风筒内瓦斯检查除人工外,还需安装要瓦斯监测探头,实行不间断连续监测,确保引排安全和引排工艺参数最佳。

(3)抽放法治理上隅角瓦斯时,上隅角支管要不断换位,确保吸口时时处于高浓度瓦斯区。高位钻孔抽方时,每个钻孔内的瓦斯浓度要安管检查,以便指导修改抽放钻孔设计参数,提高瓦斯抽放率。

(4)对易燃采面实施采空区瓦斯抽放时,应根据实际情况合理确定抽放混合气体中CO浓度安全临界值。若上隅角附近出现发火时,必须先将火点彻底消灭后才允许抽放。

(5)使用均压法治理上隅角瓦斯时,必须保证风机安全正常运转,并设专人管理,一旦风机或线路出现故障,管理人员必须及时打

开回风巷和运输巷的均压阀门,采面实现全风压通风。

(6)使用均压通风的采煤工作面,对高发火矿井有效抑制了小窑漏风造成火灾的威胁。

参考文献:

1.国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程专家解读.徐州.中国矿业大学出版社.2007

2.通风安全学.徐州.中国矿业大学出版社.2002

3.于不凡.煤矿矿瓦斯灾害防治及利用技术手册.北京.煤矿工业出版社.2005

职业技能鉴定 高级技师论文

题目:四种方法消除采面上隅角瓦斯超限 姓名:李光辉 专业:瓦斯检查

平顶山煤业(集团)公司大庄矿

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