杜兒坪礦瓦斯調(diào)查及分析

張艷鵬

摘 要：文章通過對(duì)山西省太原市山西焦煤西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司杜兒坪礦的瓦斯調(diào)查，發(fā)現(xiàn)存在上隅角的瓦斯超限問題并分析提出解決瓦斯超限的各種方法。

關(guān)鍵詞：工作面瓦斯情況；超限原因；處理措施

1 我礦綜采工作面瓦斯情況

1.1 通風(fēng)系統(tǒng)布置

工作面采用“一進(jìn)一回”的“U型”通風(fēng)方式（即工作面采用正巷進(jìn)風(fēng)，副巷回風(fēng)），回采期間瓦斯主要來(lái)源于本煤層瓦斯涌出、工作面裂隙帶和冒落帶積聚的瓦斯及工作面下鄰近層卸壓瓦斯，隨著工作面瓦斯的涌出，在上隅角處瓦斯為最大。

1.2 瓦斯超限的重要原因

綜采工作面在向前推進(jìn)過程中，產(chǎn)生懸頂，工作面風(fēng)流在上隅角漩渦處轉(zhuǎn)彎，使得部分風(fēng)流經(jīng)過采空區(qū)懸頂處，帶出采空區(qū)大量瓦斯，上隅角處于工作面的微風(fēng)區(qū)域，不利于瓦斯稀釋，大大提高了上隅角瓦斯積聚的幾率。

2 針對(duì)瓦斯超限的處理措施

針對(duì)上隅角瓦斯超限問題，我礦主要采取了五種措施：（1）上隅角吊掛導(dǎo)風(fēng)障；（2）調(diào)節(jié)工作面風(fēng)量；（3）分源抽放瓦斯；（4）安設(shè)移動(dòng)式抽放泵抽放上隅角瓦斯；（5）建立“沿空埋管”排瓦斯系統(tǒng)等，現(xiàn)分別進(jìn)行分析：

2.1 上隅角吊掛導(dǎo)風(fēng)障

綜采工作面采煤期間發(fā)現(xiàn)上隅角瓦斯超限時(shí)，要立即從工作面靠近上隅角的第5道支架處引10米長(zhǎng)的導(dǎo)風(fēng)障至上隅角瓦斯積聚區(qū)，使得工作面的一部分風(fēng)流引到上隅角，稀釋上隅角瓦斯。

比如我礦72907工作面回采期間上隅角瓦斯超限時(shí)，及時(shí)在上隅角吊掛了導(dǎo)風(fēng)障，將工作面一部分風(fēng)流直接沖洗上隅角瓦斯，濃度瞬間降至0.6%左右，但使得工作面回風(fēng)瓦斯增加了0.2%左右；同時(shí)導(dǎo)風(fēng)障遮擋5道支架，嚴(yán)重影響到工作面割煤視線、安全出口、支架的挪移等方面的不便，從而會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)風(fēng)障被破壞，造成上隅角瓦斯?jié)舛仍僖淮畏e聚，起不到穩(wěn)定作用，只能作為臨時(shí)措施使用。

2.2 調(diào)節(jié)工作面風(fēng)量

工作面回采期間分容易時(shí)期和困難時(shí)期，剛回采時(shí)處于困難時(shí)期，風(fēng)量分配緊張，回風(fēng)距離長(zhǎng)、阻力大，工作面風(fēng)量剛好滿足生產(chǎn)需要，上隅角風(fēng)量不容易帶出采空區(qū)瓦斯；但隨著回采推近到通風(fēng)容易時(shí)期時(shí)，回風(fēng)距離短、阻力小，工作面無(wú)形中就會(huì)加大風(fēng)量，隨著風(fēng)量的增加，回風(fēng)負(fù)壓也增大，同時(shí)上隅角處采空區(qū)的風(fēng)流就會(huì)發(fā)生變化，然后從上隅角漩渦處拽出大量瓦斯。

因此，在工作面回采期間，應(yīng)隨時(shí)觀察工作面瓦斯情況，在回風(fēng)口設(shè)置通風(fēng)設(shè)施來(lái)調(diào)節(jié)工作面風(fēng)量，遵循的原則就是：（1）工作面風(fēng)量必須滿足作業(yè)規(guī)程規(guī)定；（2）工作面風(fēng)速不能超過安全規(guī)程規(guī)定

的要求；（3）根據(jù)上隅角瓦斯調(diào)整風(fēng)量，確保上隅角與回風(fēng)瓦斯相

當(dāng)。

2.3 分源抽放瓦斯

（1）72907回風(fēng)巷本煤層瓦斯鉆孔：在72907回風(fēng)巷施工本煤層瓦斯鉆孔，進(jìn)行回采前本煤層瓦斯預(yù)抽和回采期間邊采邊抽。

（2）72907回風(fēng)巷裂隙帶走向頂板鉆孔：在72907回風(fēng)巷施工裂隙帶走向頂板鉆孔，抽采采空區(qū)裂隙帶及冒落帶積聚的瓦斯。

該抽采系統(tǒng)是利用礦井分源抽采低濃抽采系統(tǒng)對(duì)工作面進(jìn)行瓦斯抽采，可以保證72907工作面的瓦斯抽采效果。

a.72907工作面瓦斯抽采量

b.工作面瓦斯抽采率

工作面抽采率可根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

η=QC標(biāo)量/（QC標(biāo)量+Qf標(biāo)量）

式中：η-工作面抽采率 %

QC標(biāo)量-工作面標(biāo)況抽采純量 取1.8m3/min

Qf標(biāo)量-工作面風(fēng)排瓦斯量 取3m3/min

所以η=QC標(biāo)量/（QC標(biāo)量+ Qf標(biāo)量）=4/（4+6.5）≈38.1%

通過以上計(jì)算得72907工作面回采期間的瓦斯抽采率為38.1%。根據(jù)國(guó)家《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)AQ1026-2006》規(guī)定，72908工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為10.5m3/min，瓦斯抽采率應(yīng)≥30%。通過以上抽采率計(jì)算得72907工作面回采期間的瓦斯抽采率為38.1%>30%，符合《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)AQ102

6-2006》。

2.4 安設(shè)移動(dòng)式抽放泵抽放上隅角瓦斯

就72907工作面沿工作面回風(fēng)巷鋪設(shè)一趟Ф450mm抽采管路，末端與Ф600mm伸縮風(fēng)筒連接，通過礦井低濃抽采系統(tǒng)抽采工作面上隅角瓦斯，伸縮風(fēng)筒必須靠頂?shù)鯍欤囗敯宀坏么笥?00mm，上隅角打設(shè)的單體間距至少為700mm以便伸縮風(fēng)筒可以穿過，伸縮風(fēng)筒吸風(fēng)口盡量伸入采空區(qū)，且必須超過上隅角切頂線以里500mm以上，抽放系統(tǒng)運(yùn)行后，工作面支架間、上隅角及回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛鹊玫搅擞行У乜刂?，出煤期間上隅角瓦斯?jié)舛仍?.7%-0.9%、回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛仍?.5%-0.7%，抽放瓦斯純量2.5m3/min，使工作面能夠續(xù)生產(chǎn)，收到初步好的效果。存在問題：（1）如果上隅角封閉不嚴(yán)，抽放的瓦斯?jié)舛缺容^低，只有2%-3%；（2）上隅角需要長(zhǎng)期維護(hù)；（3）因頂板冒落，上隅角伸縮風(fēng)筒容易被壓住吸風(fēng)口。

針對(duì)以上問題提出建議：（1）生產(chǎn)隊(duì)組要在上隅角最后一排單體后全斷面垛好（煤、黃土或沙子等材料裝的）袋子，伸縮風(fēng)筒的吸風(fēng)口必須在垛好的袋子里面，增強(qiáng)抽采效果，防止上隅角瓦斯積聚，每次割完一刀煤及時(shí)將上隅角處垛好的袋子隨著斷頭支架的推移往前移，保證上隅角處全斷面垛好袋子。（2）建議上隅角伸縮風(fēng)筒換成抽放管，每隔5米加三通，一個(gè)吸風(fēng)口朝采空區(qū)抽，另一個(gè)吸風(fēng)口朝底板，隨著工作面的推移不斷往采空區(qū)壓，可以大大增強(qiáng)上隅角處采空區(qū)的抽放效果，同時(shí)不影響移動(dòng)泵的抽放負(fù)壓。

2.5 建立“沿空埋管”排瓦斯系統(tǒng)

采用沿回風(fēng)順槽不采幫側(cè)下部鋪設(shè)聚氯乙烯抽放管一側(cè)通排瓦斯橫川，彎頭一側(cè)接伸縮風(fēng)筒通上隅角的方式分離采空區(qū)瓦斯。

（1）隨著工作面回采推進(jìn)，當(dāng)聚氯乙烯抽放管彎頭與支架立柱對(duì)齊時(shí)，然后將專用排瓦斯巷排瓦斯橫貫直接通采空區(qū)的抽放管堵片打開，最后將抽上隅角的抽放管上好堵片，保證在對(duì)接抽放管時(shí)上隅角瓦斯不超限。

（2）待上述任務(wù)完成后將聚氯乙烯抽放管彎頭拆開對(duì)接抽放

管，每次必須對(duì)接3根聚氯乙烯抽放管，以此類推。管路鋪設(shè)完畢后每推進(jìn)一個(gè)循環(huán)在切頂線后部緊貼切頂支柱在不采幫上部與底板之間搭設(shè)一根圓木保護(hù)通排瓦斯風(fēng)管的抽放管路，圓木必須接幫接底，防止被采空區(qū)滾落的巖石砸壞。

（3）對(duì)接完管路后，對(duì)接伸縮風(fēng)筒，必須保證將風(fēng)筒的吸風(fēng)口接過上隅角向采空區(qū)延伸500mm，距頂板下300mm處。

（4）待以上工作全部完成后，到專用排瓦斯巷排瓦斯橫貫先將抽上隅角的抽放管出口打開。

3 分析處理結(jié)果

前兩種方法都是臨時(shí)性措施，治理上隅角瓦斯的根本應(yīng)該是建立抽放系統(tǒng)，應(yīng)提前考慮、提前施工，早投入，早見效。

對(duì)于無(wú)自然發(fā)火史的礦井，采空區(qū)、鄰近層瓦斯涌出量占總瓦斯涌出量超過50%的采煤工作面，采用“U”型通風(fēng)系統(tǒng)與抽采工藝相結(jié)合，可以很好地服務(wù)于生產(chǎn)，大大地提高了煤炭產(chǎn)量，給本礦帶來(lái)了很好的效益，解決了綜采工作面上隅角處的瓦斯超限問題，也為以后高瓦斯工作面采用“U”型系統(tǒng)的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，總結(jié)了存在問題的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐永忻.采礦學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]王省身.礦井災(zāi)害防治理論與技術(shù)[M]. 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1989.

[3]通風(fēng)安全學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2002.