综采面上隅角瓦斯治理技术研究

2020-04-18岳小栋

科学技术创新 2020年6期

岳小栋

（山西省雁北煤炭工业学校，山西大同037005）

在高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井中，U 形通风工作面采空区上隅角不仅容易积聚瓦斯，而且采空区的瓦斯容易通过上隅角漏入回风巷，引起回风巷风流中瓦斯浓度超限，严重制约着工作面产量提高，并对安全生产构成了严重威胁[1～3]。本文基于分析上隅角瓦斯超限抽排治理瓦斯原理，针对U 型通风工作面上隅角瓦斯超限的缺点，提出了不同的瓦斯抽采方法并取得了良好效果。

1 上隅角的瓦斯来源及超限原因

“U”型通风采煤工作面在正常通风条件下，在工作面进风巷和回风巷风流压差作用下，上隅角作为工作面的漏风区是采空区瓦斯涌出的必经之道，必然造成上隅角瓦斯积聚[4～5]，如图1所示。

图1 U 形通风工作而风流流动

2 煤矿概况

矿井设计生产能力180 万t/a。现主采二层煤，平均厚度为18.33m，煤层倾角平均4°。顶板岩性为粗砂岩，底板岩性为粉砂岩。

煤层原始瓦斯含量为4.77～23.59m3/t，全矿井绝对瓦斯涌出量为188.08m3/min，相对涌出量为62.43m3/t，为高瓦斯矿井。矿井开采前在上隅角预埋一趟Ф400mm 的瓦斯管引出，利用抽排风机抽采，重点解决上隅角瓦斯超限。

3 上隅角瓦斯抽采法及效果分析

3.1 上隅角埋管抽采法。上隅角埋管抽采法是工作面开采前沿风巷上帮敷设一趟Ф400mm 瓦斯管（见图2 所示），每12m抽采管留设一个Ф400mm 变Ф219mm 的三通（三通口向上），并安装立管，加设堵板，立管安装高度不低于1.5m，当工作面推采至三通时，及时将堵板拆除并将孔口用钢丝网包裹，防杂物堵塞抽采管。在抽采立管处码放“#”型木垛，在埋入采空区的抽采管每隔0.1m 在其上方斜戗一道木，对抽采管进行保护。在抽采管出口处安装抽排风机，利用抽排风机抽采采空区上隅角瓦斯，抽采时管内平均抽采浓度为2.2%，抽采纯量平均为7.14m3/min。

图2 上隅角埋管抽排上隅角瓦斯

3.2 上隅角抽排风机抽采法。白芨沟煤矿在利用上隅角埋管抽采时，收到了较好的效果。但采空区采过后埋入的瓦斯管无法回收，造成材料浪费严重。为便于管理，本着节约材料的原则，现场试验可利用抽排风机连接抽排风筒直接抽排上隅角瓦斯（如图3 所示）。在上隅角码放砂袋墙，将抽排风筒引至上隅角砂袋墙内，并在砂袋墙外设置风障，将风筒吸风口封闭在回风巷上帮与沿走向设置的风障内，使上隅角形成局部负压区，利用抽排风机引放上隅角瓦斯。在采用上隅角抽排风机引放上隅角瓦斯后，经测定风筒内瓦斯浓度达2.4%，抽排瓦斯量达7.0m3/min，抽采效果比上隅角埋管抽采效果好，截止2009 年3月已累计抽出瓦斯量112.12 万m3，如表1 所示。

表1 上隅角抽排风机抽采量分布表

图3 上隅角抽排风机排除上隅角瓦斯

3.3 尾巷抽采法。利用工作面采过的回风横川抽排采空区瓦斯，在巷道内敷设Ф219 mm、Ф450mm 瓦斯管，并将巷道口封闭，当工作面推进5～10m 后，其顶板与尾巷巷道冒通，形成较大的瓦斯赋存空间，随着工作面的推进，空间越来越大，然后进行低负压大流量高浓度抽采。解决上隅角、架后及回风流的超限瓦斯（见图4）。

图4 尾巷抽采布置示意图

工作面采过回风二川后，提前在闭内预埋两趟瓦斯抽采管路，一趟为Ф219mm 的瓦斯管，利用南二瓦斯抽采泵抽采，抽采浓度为2%，抽采纯量为2.1m3/min；一趟为Ф450mm 的瓦斯管，利用FBDC№6.6-2×26kW 轴流对旋式抽排风机抽采，抽采时管内抽采浓度平均为1.7%，抽采纯量为3.91m3/min，截止2009年2 月已累计抽出瓦斯量137.85 万m3，具体见表2。