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采煤工作面回风隅角瓦斯积聚的治理方法和管控措施

2020-09-16 1405 上传者：管理员

摘要：在煤矿开采过程中,瓦斯治理技术一直是备受关注的问题,采煤工作面回风隅角瓦斯积聚容易引发爆炸,摧毁井下措施,给煤矿企业带来严重的经济损失,同时对井下人员的生命安全造成很大威胁,极大地影响了煤矿的社会声誉。为此,加强采煤工作面的瓦斯治理,采取有效措施防止瓦斯聚集是非常必要的。文章对龟兹矿业有限公司综放工作面回风隅角瓦斯积聚的治理方法和管控措施进行了总结,可为类似条件的矿井提供借鉴。

关键词：
回风隅角
爆炸
瓦斯治理
瓦斯积聚
矿业工程
采煤工作面
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1、工作面概况

新疆龟兹矿业有限公司西井生产能力为90万t/a,矿井可采煤层为侏罗系下统塔里奇克组(J1t)下段,现开采A3煤层,煤层结构简单,层位较为稳定,全区可采,煤层厚度4.6～5.0m,平均厚度4.8m,煤层倾角为3～8°,平均为6°30′,为45号气煤(45QM),属于炼焦配煤。

A302工作面为A3采区第二个综采放顶煤工作面,邻近的A301工作面已回采完毕。工作面采用“U”形通风方式,采用下行通风形式。工作面相对瓦斯涌出量为0.77m3/t,绝对涌出量1.3m3/min,但回风隅角常常出现瓦斯积聚,为防止回风隅角瓦斯超限报警以及给安全生产带来严重威胁,通过对工作面回风隅角瓦斯积聚的原因进行分析,有针对性地采取治理措施,取得了较好的效果。

2、瓦斯积聚的原因分析

A302综放工作面使用ZF4800/17/30低位放顶煤液压支架,两端头使用过渡架和端头支架,回风隅角存在后部刮板机与转载机搭接,从转载机机尾至端头支架后尾梁约为1.5m,通过现场设点观测,发现瓦斯积聚多集中在端头支架空间。工作面设备布置如图1所示。

通过对现场回风隅角出现瓦斯积聚的原因分析,主要有以下几个方面[1]:

1)“尾巷”增长,风量不足。工作面回风隅角由于存在转载机尾和后部刮板输送机机头搭接,转载机机尾始终滞后后部刮板机头0.5m,端头支架又滞后转载机机尾,使回风隅角处“尾巷”增长,空间增大,同时由于采用下行风,此处明显感觉风量较小,易造成瓦斯积聚。

2)临近采空区瓦斯涌入。相邻A301采空区仅留有6m窄煤柱,随着工作面推进,工作面周期来压,进入采空区煤柱受压垮塌或靠近隅角煤柱产生裂隙或片帮将会造成相邻采空区瓦斯气体通过采空区风流带入采煤面回风隅角,造成该采面回风隅角瓦斯积聚。

3)通风断面减小。割煤机过机头段15m期间,由于割煤机与操作人员减小了通风断面,增加了通风阻力,此段风速变小,流入回风隅角风量自然减小。特别是割煤机过机头时回风隅角瓦斯比其他段时超0.1%～0.2%,造成回风隅角瓦斯偏高。

4)锐角回风,风量减少。为防止刮板机上窜下滑,当工作面进风巷超前于回风巷时,工作面下端头形成了锐角回风,进入采煤工作面回风隅角风量将会明显减少,造成回风隅角瓦斯积聚。

5)悬顶形成积聚空间。工作面上下隅角悬顶,造成回风隅角空间增大,形成了瓦斯积聚空间,随着工作面推进,顶板出现不规律、面积不等的垮落,将采空区内的瓦斯不规律挤出,造成回风隅角瓦斯瞬间变大。

6)支架设备空间狭窄。工作面使用的ZF4800/17/30型低位放顶煤支架,架后的输送机空间狭窄,通风阻力大,造成架后风速小,风量约60～80m3/min,风流中瓦斯浓度约0.2%,多数从下出口煤墙侧进入回风巷,到达回风隅的风量更小。

图1A302综放工作面及超前支护平、剖面布置示意

3、回风隅角瓦斯防治技术

3.1风障法

利用临时风障,从机头第三架以45°角斜向上方拉至工作面煤墙处,使工作面一部分风流通过后刮板机上方回风通道进入回风隅角,稀释回风隅角的瓦斯。但因风障使用影响割煤和支架、刮板输送机等操作安全视线,同时风障易损坏、不稳定、可靠性差等问题,通常只作为临时性的应急措施。

3.2矿用压风引风器法

当回采工作面下回风隅角积聚的瓦斯范围在3%以下情况采用此法。在工作面第三架或第四架支架间安装矿用压风引风器吸入工作面风量通过风筒送到回风隅角,通风量为135m3/min,使回风隅角瓦斯稀释,或在端头支架下方安装矿用压风引风器通过风筒抽出回风隅角瓦斯排至工作面风流混合处稀释。引风器布置位置如图2所示。

3.3减少积聚空间法

随工作面的推进,对不易垮落顶板,在工作面支架伸缩量上方采用人工或机械方式逐排卸掉锚杆和锚锁托盘,对于摘卸不掉的采用风镐使之失效,使进入切顶线以里顶板能够及时垮落,减少回风隅角瓦斯积聚的空间。

3.4避免锐角通风法

减少工作面下端头形成锐角通风几率。工作面推进过程中,当形成锐角通风时要及时进行调斜,始终保持综采工作面机头超前于机尾不少于2.4m,避免工作面下端头形成锐角通风,造成回风隅角通风不畅,形成回风隅角瓦斯积聚。

3.5加强采空区煤柱支护法

严格检查工作面超前支护强度,确保支架工作阻力,除超前支架外,另在回风巷依切顶线往外靠煤柱侧20m打液压单体贴帮柱加强顶板支护,以防煤柱受压产生裂隙或片帮,使邻近采空区气体通过煤柱裂隙进入回风巷及回风隅角。

3.6扩大通风断面法

减少后部输送机煤炭堆积,抬高支架尾梁,尽可能扩大支架后部通风断面,增加支架后部通风量,从而加大回风隅角的风量[2,3],以利于回风隅角的瓦斯稀释。

4、综放工作面瓦斯管控措施

4.1加强回风隅角瓦斯监控

加强对下回风隅角瓦斯的监测监控,充分发挥瓦斯监测监控作用,在回风隅角设置T0甲烷传感器,对回风隅角瓦斯浓度进行实时在线监测。T0甲烷传感器应悬挂在采煤工作面切顶线距巷帮不超过800mm,距顶不超过300mm位置上。T0甲烷传感器和T1瓦斯传感器之间悬挂便携式瓦斯报警仪,T0甲烷传感器报警值设计从1.0%提高到0.8%,同时悬挂便携式甲烷报警仪,当瓦斯浓度达到报警点时采煤工作面应立即停止作业。T0甲烷传感器的设置为防止下回风隅角的瓦斯超限,防止瓦斯事故的发生起到了重要作用,同时,体现了安全监控的重要性。建立瓦斯异常信息群,通过监控人员将隅角瓦斯发生异常情况信息发到信息群,以便相关人员及领导第一时间看到并作出处理决策。

图2引风器布置方式

4.2提高工作人员安全意识

回风隅角的瓦斯是综采放顶煤瓦斯管理的重点,因而必须制定工作面瓦斯管理措施和处罚规定,提高区队瓦斯管理意识和责任心,要安排素质高、责任心强、有经验人员在现场24h连续监控。平时应加强对瓦斯检查人员的培训、教育和管理,提高他们的综合素质,以便真正发挥其在现场的作用。

4.3加强井下设备检修力度

工作面下巷道机电设备杜绝失爆,采煤区队每班加强机电设备检查检修力度,机电科每周对工作面机电设备加强失爆检查并严格考核。

4.4落实瓦斯监管责任

加大瓦斯监管和考核力度,牢固树立瓦斯超限就是事故的理念,严格追查问责,现场瓦斯检查员、跟班队长、监测工、监控员、安全检查员对现场瓦斯管理不力,出现失误要严格追责问责,确保各负其责,群防群控,不留死角,做到重点区域重点看管和防范。

5、结语

龟兹矿业公司在综采放顶煤工作面回风隅角瓦斯积聚处理、控制方面进行了积极探索,形成了比较系统的工作面回风隅角瓦斯积聚治理技术,有效解决了综采放顶煤工作面回风隅角瓦斯积聚问题,隅角瓦斯控制在0.3%左右,对类似条件下的煤矿瓦斯治理有一定借鉴作用。

参考文献：

[1]阚宗峰,李广余,李勇.综放工作面回风隅角瓦斯积聚的防治[J].煤炭科技,2011(4):96-97.

[2]任晓东,范喜生.特厚煤层综放工作面U形通风回风隅角瓦斯防治[J].现代矿业,2015,31(4):205-207.