利用縱向風(fēng)幛處理回采工作面上隅角瓦斯積聚

1、. 利用縱向風(fēng)幛處理回采工作面上隅角瓦斯積聚 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王新建 王永祥 李宏內(nèi)容提要 通過對(duì)四礦回采工作面上隅角瓦斯治理的實(shí)踐分析，提出和論述了利用縱向風(fēng)幛法處理上隅角瓦斯積聚的可行性和有效性。為防治回采工作面上隅角瓦斯積聚提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。關(guān)鍵詞 縱向風(fēng)幛 回采工作面 上隅角 瓦斯積聚 通風(fēng)狀態(tài) 回采工作面上隅角瓦斯積聚和超限，是煤礦安全生產(chǎn)的一大事故隱患。隨著礦井不斷向深部開發(fā)，這一隱患對(duì)安全生產(chǎn)的影響越來越嚴(yán)重，并且嚴(yán)重制約著礦井的高產(chǎn)高效。處理回采工作面上隅角瓦斯積聚的方法有很多，本文在實(shí)踐基礎(chǔ)上，提出并論述了采用縱向風(fēng)幛法處理回采工作面上隅角瓦斯積聚的有效性和可

2、行性。以期能為防治回采工作面上隅角瓦斯積聚提供一個(gè)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法。1 對(duì)目前常用各種處理方法的簡(jiǎn)要評(píng)述目前，處理上隅角瓦斯積聚的方法多種多樣，但歸納起來可分為兩大類。一類是改變回采工作面通風(fēng)系統(tǒng)，從而改變上隅角通風(fēng)狀態(tài)的方法，這類方法有Y型、偏Y型、 H型、Z型、W型，下行通風(fēng)等；另一類是針對(duì)國內(nèi)采用比較普遍的U型通風(fēng)系統(tǒng)特點(diǎn)，通過向上隅角引風(fēng)、送風(fēng)或抽風(fēng)來改變這個(gè)部位的通風(fēng)狀態(tài)。這類方法常用的有風(fēng)簾引風(fēng)，風(fēng)機(jī)或引射器送風(fēng)，風(fēng)機(jī)抽風(fēng)等。實(shí)踐證明，對(duì)處理上隅角瓦斯積聚來說，改變采面通風(fēng)系統(tǒng)的方法是行之有效的。但是這種方法不僅在有自然發(fā)火傾向的煤層中采用時(shí)受到限制。而且由于增加了巷道的工程量和維

3、護(hù)量，對(duì)礦井的采掘接續(xù)，人力安排都有影響，還會(huì)使采區(qū)巷道系統(tǒng)復(fù)雜而不易管理。因此，這類方法很難普遍推廣。在向上隅角引風(fēng)，送風(fēng)和抽風(fēng)的諸方法中，擋簾法在條件適宜時(shí)，能對(duì)隅角區(qū)進(jìn)行比較充分的通風(fēng)。但是，如果排出的瓦斯量比較大，將會(huì)使回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸薅绊懓踩a(chǎn)。用局扇、引射器送風(fēng)的方法，只能適應(yīng)小量的瓦斯積聚，當(dāng)瓦斯積聚范圍較大、濃度又較高時(shí)，由于風(fēng)筒出口射流作用稀釋瓦斯的能力很小，易造成瓦斯“搬家”。因此，一般說來，上面幾種引風(fēng)、送風(fēng)的方法只能解決風(fēng)排瓦斯量在3m3/min以下的工作面上隅角瓦斯積聚問題。利用風(fēng)機(jī)抽排上隅角瓦斯，能夠解決瓦斯量大一些的問題，但是，這種方法需要在回風(fēng)巷中安設(shè)幾

4、百米長(zhǎng)，甚至上千米長(zhǎng)的剛性風(fēng)筒，給正常生產(chǎn)帶來諸多不便，而且風(fēng)筒內(nèi)亦不可避免地要有較高濃度的瓦斯空氣混合氣體，這些氣體還要通過風(fēng)機(jī)，雖然風(fēng)機(jī)可將電機(jī)改裝在機(jī)殼外部，但風(fēng)機(jī)葉片的高速旋轉(zhuǎn)，難免會(huì)與機(jī)殼碰撞產(chǎn)生火花，這是非常不安全的。所以，這種方法也很難推廣使用。2 縱向風(fēng)幛法的原理回采工作上隅角瓦斯的來源，是確定處理措施的重要依據(jù)，對(duì)于U型通風(fēng)系統(tǒng)的回采工作面，上隅角瓦斯主要來源之一是采空區(qū)。其瓦斯?jié)舛确植紶顩r如圖1所示。圖1 回采工作面風(fēng)流等瓦斯?jié)舛染€的分布圖隅角區(qū)的高濃度瓦斯是由于U型通風(fēng)系統(tǒng)在采空區(qū)形成的漏風(fēng)將采空區(qū)內(nèi)的瓦斯帶出而造成的。若能將采空區(qū)這部分瓦斯限制在采空區(qū)內(nèi)，不讓其涌入上隅

5、角，則會(huì)有效地避免上隅角瓦斯的積聚?？v向風(fēng)幛法就是根據(jù)這一原理，控制風(fēng)流不向采空區(qū)漏，使風(fēng)流基本上都由回采工作面通過，從而有效地阻止采空區(qū)的瓦斯向上隅角涌出積聚，工作面煤壁和采落煤炭涌出的瓦斯，由工作面風(fēng)流沖淡，上隅角由于渦流積聚的瓦斯，必要時(shí)可設(shè)置上部擋簾加以沖淡，從而控制回采工作面上隅角瓦斯的積聚，保證回采工作的正常生產(chǎn)。3 縱向風(fēng)幛法的實(shí)踐與分析3.1 縱向風(fēng)幛法使用地點(diǎn)概況縱向風(fēng)幛法處理上隅角瓦斯積聚的實(shí)踐在平煤集團(tuán)四礦戊819030工作面進(jìn)行。該面為高檔普采，工作面傾斜長(zhǎng)140m，走向長(zhǎng)830m，煤層厚1.4 2.1m，平均為1.8m，煤層傾角810°，平均為9.3

6、6;，上下部均已采空。工作面實(shí)行見四回一的全部垮落法管理頂板，頂?shù)装宸€(wěn)定，工作面通風(fēng)系統(tǒng)為U型后退式。在采取縱向風(fēng)幛法措施前，上隅角瓦斯?jié)舛纫话銥?%6%，最高時(shí)達(dá)10%?；仫L(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)2%，工作面經(jīng)常被迫停產(chǎn)。先后采取了在風(fēng)巷安設(shè)水力引射器向上隅角吹風(fēng)和在風(fēng)巷安設(shè)高壓風(fēng)管向上隅角吹風(fēng)的措施，但瓦斯?jié)舛认陆岛苄?，遠(yuǎn)不能達(dá)到煤礦安全規(guī)程規(guī)定的安全濃度要求。3.2 縱向風(fēng)幛設(shè)置方法及分析（1）縱向風(fēng)幛設(shè)置方法，就是沿回采工作面傾斜長(zhǎng)度方向布置風(fēng)幛。具體做法是：從回采工作面下端的機(jī)巷下幫開始向上擋一個(gè)縱向風(fēng)幛，在工作面橫斷面上，風(fēng)幛是沿著靠采空區(qū)一側(cè)的第一排支柱布置。風(fēng)幛的材料為人造革，風(fēng)幛的頂

7、部用鐵絲與頂梁上的小棍扎牢，下部與底板相接，并用木板或浮煤壓牢，保證不向采空區(qū)漏風(fēng)。風(fēng)幛的設(shè)置程序?yàn)椋悍彭敽笤O(shè)置，在放頂前拆下原設(shè)置的風(fēng)幛，放完頂后，按質(zhì)量要求，將風(fēng)幛重新安設(shè)好。（2）縱向風(fēng)幛設(shè)置長(zhǎng)度的分析。根據(jù)風(fēng)幛設(shè)置長(zhǎng)度的不同，分別測(cè)出了隅角區(qū)的瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)56組（見下表）。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出散點(diǎn)圖，從數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布情況來看，既符合雙曲線分布，也符合冪函數(shù)分布，所以進(jìn)行這兩種曲線的回歸分析，得到雙曲線回歸方程為：1/C=0.8188-4.6096/L，其曲線如圖2所示，相關(guān)系數(shù)r =0.72，冪函數(shù)回歸方程為：C=41.64L-1.286+0.8，其曲線如圖3所示，相關(guān)系數(shù)r =0.86。

8、所以，縱向風(fēng)幛設(shè)置長(zhǎng)度與上隅角瓦斯?jié)舛鹊年P(guān)系符合冪函數(shù)方程的變化規(guī)律。風(fēng)幛設(shè)置長(zhǎng)度與上隅角瓦斯?jié)舛汝P(guān)系表L(m)5566881010121214141616C(%)4.84.64.74.44.23.94.03.63.73.53.43.03.23.0L(m)1818202022222424262628283030C(%)3.12.72.82.62.62.32.52.32.42.02.42.12.11.8L(m)3232343436363838404042424444C(%)1.91.61.81.61.71.41.61.31.51.31.41.21.31.1L(m)4646484850505252

9、545658606264C(%)1.21.11.21.11.01.10.91.01.00.90.91.00.80.9 （3）設(shè)置風(fēng)幛后的效果。根據(jù)不同長(zhǎng)度測(cè)得的數(shù)據(jù)（如上表），經(jīng)過分析，當(dāng)風(fēng)幛長(zhǎng)度為6070m時(shí)，隅角區(qū)和回風(fēng)巷的瓦斯?jié)舛然旧馅呌谝粋€(gè)穩(wěn)定的值，不再降低，這就是說，再增加風(fēng)幛長(zhǎng)度，對(duì)降低瓦斯?jié)舛葻o明顯效果，所以確定縱向風(fēng)幛的長(zhǎng)度為60m。從上表中還可以看出，當(dāng)風(fēng)幛長(zhǎng)度為60m時(shí)，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛纫呀抵涟踩狄韵?，但隅角區(qū)還未降至安全濃度以下，這是由于隅角區(qū)產(chǎn)生的渦流造成的。所以，又在隅角區(qū)擋一個(gè)風(fēng)簾，吹散隅角區(qū)的瓦斯，擋風(fēng)簾后，隅角區(qū)的瓦斯?jié)舛冉抵?.8%，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛葹?.5%

10、，均滿足煤礦安全規(guī)程要求，避免了因瓦斯超限而影響正常生產(chǎn)的現(xiàn)象，并且實(shí)現(xiàn)了月產(chǎn)原煤6萬t的好成績(jī)。圖3 冪函數(shù)回歸圖4 結(jié)論利用縱向風(fēng)幛防治回采工作面上隅角瓦斯積聚的方法，通過在平煤集團(tuán)四礦戊819030工作面的實(shí)踐，得出如下結(jié)論。（1）該方法是行之有效的，特別是對(duì)于采空區(qū)瓦斯涌出量比較大，回采工作面瓦斯絕對(duì)涌出量大于3m3/min，以及風(fēng)排瓦斯不能滿足需要的采面，效果更為明顯。（2）該方法是單體支柱采煤工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的安全措施之一。當(dāng)?shù)屯咚构ぷ髅婊夭伤俣燃哟髸r(shí)，會(huì)造成瓦斯涌出量隨之增加，引起上隅角和回風(fēng)流瓦斯積聚和超限，使用此方法，可以防止瓦斯積聚和超限的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。（3）使用該方法