3306工作面瓦斯综合治理方法的应用_中国煤矿安全生产网
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    3306工作面瓦斯综合治理方法的应用
    发布人:煤矿安全网    浏览:   发布时间: 2019-04-17   稿件来源:煤矿安全网

    3306工作面瓦斯综合治理方法的应用

    张建平﹡

    (鹤煤五环分公司通风区)

    一、3306工作面概况

    1、工作面位置

    3306工作面位于五环公司三水平延深北翼采区,其上部为3304采空区;其下部为实体煤;北部为F20断层防水煤柱;南部为设计停采线。

    工作面长度:上顺槽422m(平距),下顺槽349m(平距),里切眼95m(平距),中切眼89m(平距)。

    2.工作面对应的地面位置:

    该工作面地面位置位于刘家村东部,肥泉村西部,工作面上部全部为农田。地形为山坡丘陵地形。地面标高﹢164.9m~﹢175m。

    2、工作面煤层情况

    1.煤层厚度:3306工作面开采煤层为二叠系山西组二1煤层,全层厚度6.6~10.4m,根据3306上、下顺槽煤厚点平均得出平均煤厚8.9m

    2.煤层产状:煤层走向350°~30°,倾角14°~26°,平均为18.4°,受断层牵引局部倾角变化较大。由于受断层牵引发生变化,煤层局部变薄,工作面中部有一煤层变薄带,宽约60~70m,不可采。

    3.3306工作面为单一结构煤层,呈半亮型,具有玻璃光泽,黑色块状,容重:1.4t/m3,硬度中等,煤炭品种为瘦煤。

    二、3306工作面上隅角瓦斯积聚的原因

    1 、工作面上隅角瓦斯超限的原因

    (1)采煤工作面的通风方式。我国绝大部分矿井采用U型通风方式,此种通风方式,对了解煤层赋存情况,掌握矿井瓦斯、火的发生,发展规律,较为有利。由于巷道维护均在煤体中,因而巷道帮上的漏风率较少,但容易使上隅角出现瓦斯积聚现象。在U型通风条件下的采空区风流流动规律:风流从工作面运输巷向工作面切眼流动,其中少一部分向采空区流动,大部分工作面流动,从工作面向采空区深部剖面看,采空区的漏风呈现抛物线状,从而带出了采空区深部的瓦斯,在工作面上隅角交汇,使工作面上隅角瓦斯浓度较高。

    (2)工作面上隅角的风流状态。采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空区,风流经过工作面上端头时,由于巷道突然垂直转弯,使靠近煤壁的风速降低,工作面上隅角局部地区出现涡流现象,在附近出现风流循环流动现象,使采空区和工作面的瓦斯不容易被风流带走,从而使上隅角瓦斯容易发生积聚。由于瓦斯的比重比空气的低,所以从工作面上隅角的断面看,从顶板到底板呈现递减现象,顶板处瓦斯浓度较高,所以,要加强此处的瓦斯管理,防止瓦斯事故的发生。

    2 、“U”型通风系统采煤工作面瓦斯超限的原因

    (1)采面隅角为采空区风流的汇合处。鹤煤五环分公司采煤工作面均采用“U”型通风方式。在这种通风方式下,进入工作面的风流分为两部分,一部分沿工作面流动;另一部分进入采空区,在采空区内部沿一定的流线的方向流动,在工作面的后半部分,进入采空区的风流逐渐返回工作面。进入采空区的风流通过在采空区内的气流交换过程,逐渐返回工作面,最后汇集于采煤工作面上隅角,所以,工作面上隅角为采空区瓦斯流入工作面的汇合处。

    (2)采面隅角的风流状态是瓦斯超限的重要原因。经过长时间现场观察,根据分析得知,采面隅角靠近煤壁和采空区侧,风流速度很低,局部处于涡流状态(如图1所示)。这种涡流使采空区涌出的瓦斯难以进入到主风流中,从而使高浓度瓦斯在隅角附近循环运动而聚集在涡流区中,形成了隅角的瓦斯超限。

    若工作面隅角出现滞后回柱,除隅角存在的涡流区外,在靠近切顶排处会出现微风区,采空区漏出的瓦斯在此处积聚,更容易形成隅角的瓦斯超限。

    图1

    3、3306工作面上隅角瓦斯积聚处理方法及措施

    针对隅角瓦斯超限的情况,通常的防治方法有:设置隅角砌块,提高采面供风量、设置采空区埋管抽放、增加煤体钻孔抽放等。

    (1)设置采空区风障

    ①由采煤队在工作面下隅角吊挂防灭火风帐,靠近采空区风幛长度为10m,下顺槽下帮风幛长度不少于5m,且采空区风幛与下顺槽下帮风幛里外搭接,上接顶,下接底。防止风流从下隅角进入老塘然后经老塘带出大量瓦斯到上隅角排出而造成上隅角瓦斯超限,这样就可最大限度地减少进入采空区的漏风量

    ②尤其是在工作面出口上隅角处,由于风流进入工作面时在此处直射采空区,所以应保证此区段的砌块封堵严密。由采煤队在3306工作面采空区上隅角处垛砌块墙,上隅角砌块墙由最后一架至上帮,上接顶,下接底,沿走向方向连续跺3 m。

    (2)增大回采工作面风量

    工作面风流对隅角涡流区积聚瓦斯的驱散,主要靠工作面风流与隅角瓦斯积聚区间的空气的对流和主风流的扩散作用。经过长时间的现场观察,发现在工作面正常供风的情况下,靠有限速度的风流来驱散隅角涡流积聚区的高浓度瓦斯是不可能的。工作面采用增大风量的办法,虽然可使隅角积聚区风流与工作面主风流的对流作用加大,但是随着风量的提高,负压增大,采空区的风流速度加大,使采空区的瓦斯流线延深,加强了风流与采空区内的瓦斯的交换。若采空区内存在其它漏风通道,则会增大此漏风量。所以,若增大采面风量,会使风流携带出的瓦斯量增大。单靠增大采面风量的办法难以有效地处理上隅角积聚的瓦斯。根据采面隅角瓦斯超限的原因可知,若能减少进入采空区的风量,也可减少采空区的瓦斯涌出量,使隅角避免出现瓦斯超限。

    (3)安设上隅角瓦斯抽放管

    如图3所示当采煤工作面隅角出现瓦斯超限时,安设一趟专用瓦斯抽放管,抽放管(耙子)入口位于采面隅角。于是,在抽放管入风口处形成一较大负压区,工作面的主风流由于压差的作用会增大流经隅角的风量,以满足抽放管(耙子)吸风量的要求,这样一来在工作面上隅角就形成了负压。这样,上隅角的高浓度瓦斯经流过此处的工作面风流的稀释后进入抽放管内部,经抽放泵排入回风巷。这种处理方式具有以下优点:

    (1)是采面隅角的高浓度瓦斯可尽快地进入瓦斯抽放管内部,经抽放管排入回风巷;

    (2)是可增大隅角的风量,及时冲淡此处的高浓度瓦斯;

    (3)由于抽放管体积小,占用空间小,可大大地减少工作面施工造成的影响;

    (4)在抽放泵正常运转的情况下,能够使工作面上隅角内始终处于负压状态,此种方式抽排隅角瓦斯是一个安全可靠的治理过程。

    图3

    具体要求:

    (5)、采煤队

    ①每天四点班采煤队处理尾巴时及时外移上隅角花管,花管吊挂距顶不大于200mm,距帮不大于100mm的位置,四寸钢丝带要紧贴上顺槽上帮,施工期间必须有班组长或验收员现场指挥。然后按照砌块要求构筑砌块墙,(上隅角砌块要求:砌块墙上接顶、贴帮,错缝砌筑,模块之间的缝隙用黄泥抹平,砌筑模块的长度不小于2m,角度为30°至45°)。

    ②每天8点班在相邻注水孔中间施工一个瓦斯排放钻孔,排放钻孔要求:孔深6m,孔径75mm,开孔高度距离底板向上1 m,倾角5°。

    ③每天零点班坚持施工3306上顺槽巷顶钻孔预抽上隅角,每天施工钻孔个数不少于5个,施工期间严格按照设计施工。

    (6)抽放队

    ①3306工作面上、下安全口向外3m内钻孔不得拆除,每天8点班安排专人负责巡查该地区抽放系统,及时观测卸压带钻孔浓度及负压,对于低浓度钻孔封堵应留有小拇指大小的孔洞,保留一定抽放负压。工作面每推进3m,抽放队及时掐掉一根抽放主管路,确保钢丝带及时得到延长。

    ②每天八点班上顺槽施工卸压带钻孔,并及时联孔带抽,对采煤队施工的3306上顺槽上顺槽巷顶钻孔预抽上隅角孔要及时封孔,次日八点班负责联孔带抽。

    ③抽放队负责将采煤队替棚段向外5m处抽放主管路改为钢丝带连接,以免影响采煤队替棚。

    ④采煤队每天四点班处理尾巴及构筑砌块墙时,通风区瓦斯检查员现场监督落实,否则采煤队严禁施工,施工完毕后,瓦斯检查员及班组长共同验收,并在瓦斯检查员携带的砌块及花管吊挂质量验收单上共同签字。

    3306工作面上隅角砌块及花管施工质量验收单
    时间及班次
     
    备注
    砌块是否符合构筑要求
     
     
    花管及钢丝带是否按标准吊挂
     
    瓦斯检查员
     
     
     
     
     

    ⑤每天四、零点班通风区瓦斯检查员负责调试上隅角埋管抽放闸门,闸门开启范围不得超过闸门旋转范围的一半,确保合理分配埋管及上顺槽抽放钻孔的负压。

    三、综合防灭火措施应用

    堵漏防灭火措施

    1、为了更好的减少回采工作面回采期间发生自然发火事故,3306回采工作面下隅角采取了靠老塘侧必须吊挂防灭火风帐,防火风帐长度13m,宽2.1m,吊挂眼每隔800mm一个,且保证风帐向下顺槽方向下帮拐3m,下安全口靠老塘侧向上10 m,风帐吊挂上接顶下接底。为防止放炮、串梁风帐损坏,故放炮、串梁时风帐可收起,放炮、串梁后要及时将风帐恢复原状。经过采取以上防止上隅角瓦斯超限的措施后现场测定,上隅角瓦斯能够达到《煤矿安全规程》规定,确保工作面安全生产。

    2、由采煤队分别在3306工作面采空区上隅角处垛砌块墙,上隅角砌块墙由最后一架至上帮,上接顶,下接底。

    3、由采煤队向采空区加注防灭火材料进行采空区堵漏,保证严密不漏风,降低工作面上、下端风压差,防止采空区内遗煤氧化自燃。

    4、均压防灭火措施

    ①由通风区将3306中巷2道风门门口拆除,增加工作面进风,减小采空区所受的负压,从而减少向采空区漏风。从而降低自然发火危险程度,从调控风量使得工作面与其周边老巷风压对等,减小煤的氧化速度和氧化生热。

    加强检查措施

    ①工作面共设置6个防火检查点,(A、工作面下安全口处;B、工作面第0至6架处;C、工作面45架处;D、工作面上隅角;E、工作面上顺槽回风流;F、-520北大巷回风流)。圆班瓦检员一班三汇报,当发现有异常情况时,必须及时汇报处理。

    ②防灭火检查人员每周对工作面上尾巴有害气体定期抽样化验,每日检查情况填写报表上报总工。

    四、瓦斯治理效果

    3306采煤工作面开采以来,采取以上措施和方法,瓦斯浓度控制在0.3%—0.5%,上隅角的瓦斯浓度没有出现过积聚、超限,取得了较好的瓦斯治理效果,为矿井的安全生产提供了重要保障。