综采放顶煤工作面上隅角瓦斯治理技术

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇综采放顶煤工作面上隅角瓦斯治理技术范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

[摘 要]本文介绍了兴安煤矿21号煤层综采工作面由于瓦斯涌出量大，工作面及上隅角瓦斯时常超限，通过利用综采工作面上架子巷改变工作面通风系统的技术措施，消除了工作面及上隅角的瓦斯超限，保证了矿井安全生产。该方法是综采工作面上隅角瓦斯治理技术新的成功探索。

[关键词]综采工作面上隅角 上架子巷 瓦斯治理 效果

中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0075-01

一、综采工作面概况及煤层赋存情况

本工作面位于三水平北21层二区二段，东部以Fm断层为界，西部以FL断层为界，南部以FE断层为界，北部至设计停采线。工作面平均走向长650米，倾斜平均129米。本工作面上覆18#煤层已采，下覆22#煤层，尚未开采。本区21#煤层赋存相对稳定，煤层厚度最大5.05米，最小4.2米（含夹矸），一般4.4米，煤层结构简单，一般有2～3层夹矸，距顶板1米左右有一层厚度为0.2米左右的粉砂岩，比较稳定，距底板0.8米左右的粉砂岩夹矸，厚度不稳定，煤层倾角一般为28°，本煤层有0.3～0.8米厚的深灰色粉砂岩伪顶，较破碎，随采掘而下落，该煤层直接顶为灰白色粉砂岩，局部较破碎，该煤层为复合顶板。底板为灰色细砂岩，较坚硬。工作面计划风量950m3/min，采用“U”型通风系统。采用单一走向长壁后退式采煤方法回采，综合机械化采煤一次采全高，全部垮落法管理顶板。该工作面风巷、机巷、上架子巷全部采用锚网锚索加工字钢梁支护，锚网间距800mm，锚索间距1.8m。后部尾巷位于切眼上，与切眼直通，见图1。

二、综采工作面瓦斯形成分析

采用“U”型通风的回采工作面，在采空区漏风流的对流扩散作用下，采空区内瓦斯运动位移及瓦斯浓度呈有规律的分布，而作为工作面漏风汇集的上隅角成为采空区瓦斯涌出的必经之道，必然造成瓦斯积聚。采用“U”型通风的工作面采空区内的漏风流流线、风速等值线和等瓦斯浓度线。（见图2）

图中清晰地表明上隅角成为采空区瓦斯的集中涌出源。另外，相对于空气来说，采空区内含瓦斯空气的密度较小，当具有高差时产生“瓦斯风压”的自然上升力，必然使采空区内含瓦斯气流向上隅角运移，加剧了上隅角的瓦斯集中涌出和局部积聚。

图2 “U”型工作面采空区内的漏风流流线、风速等值线、等瓦斯浓度线通过分析和实验研究，上隅角的风流运动状况，也是瓦斯积聚的一个主要原因。据分析，在上隅角采空区侧及回风巷口，风流速度很低，局部处于涡流状态（见图3），涡流运动使采空区和煤壁涌出的大量高浓度瓦斯难以进入到主风流中，使高浓度瓦斯在上隅角和回风巷口循环运动聚集在涡流区中，形成上隅角局部瓦斯积聚。

统计资料表明，当回采工作面绝对瓦斯涌出量大于2-3 m3/ min时，则可能发生上隅角瓦斯超限。

三、利用上架子巷治理瓦斯方案的确定

综采工作面安装完毕后，对上架子巷进行封闭，工作面开始回采，每日回采2.4―3.0（4―5刀），回采10d后，工作面回风瓦斯浓度平均0.5%，工作面配风量1100m3/min，但上隅角瓦斯时常超限，周期来压期间回风瓦斯浓度有时达2.0%，严重威胁矿井的安全生产，制约着工作面的生产效率。考虑到实际生产情况实施抽放措施至少要一个月。为此，组织人员进行调查分析认为：

⑴工作面回风瓦斯主要来源有采空区、本工作面及临近煤层。其中临近煤层瓦斯主要涌出到采空区，而本工作面采煤时瓦斯涌出量占整个回风瓦斯量的45%，因此采空区瓦斯的治理是解决问题的关键。

⑵根据巷道的布置，综合分析，确定利用上架子巷治理瓦斯的方案。即：一是将-220跨采区下山由进风改为回风，在-220跨采区下山增设两道调节风门，该巷道配风量为500―600m3/min，便于稀释上架子巷泄排的瓦斯，保证-220跨采区下山的瓦斯浓度不超过2.5%；二是把上架子巷封闭墙打开在封闭墙上留设500mm×600mm的调节窗，利用封闭墙内外的压力差泄排瓦斯；三是在回采过程中工作面风巷顶部和上帮锚网钢带保留，锚索垫板不撤除，保护风巷支护。

四、实施效果

利用上架子巷改变综采工作面通风系统技术措施，实施后，对实施情况进行了跟踪观察和监测。工作面的通风系统改造后，工作面回风瓦斯浓度有了大幅度的下降，而且瓦斯浓度波动幅度小，没有出现瓦斯超限情况。从现场实际观测看，实施通风系统改造后，工作面上隅角瓦斯浓度也有大幅度的下降，上隅角瓦斯浓度在0.5%―0.8%之间，为工作面的生产提供了较大的安全空间，工作面日进刀数由原来的3刀提高9―12刀，实现了安全、高产、高效，社会和经济效益显著提高。

五、总结与分析

⑴该工作面改造后的通风系统可以称为“Y”型（一进两回）通风系统，综合了“U”型和“Z”型两种通风系统的优点，屏弃了“U+L”型（一进两回通风系统需要掘进专门巷道的缺点。从通风角度改变采空区瓦斯源的流向，使采空区瓦斯通过采空区与上帮煤柱之间的三角未冒落区和上架子巷泄排出去，从而消除由于采空区瓦斯源进入工作面及其上隅角而引起的瓦斯超限。

⑵该方案利用采空区与上帮煤柱之间的三角未冒落区形成一条专用排瓦斯巷，依靠矿井的负压作为泄排瓦斯的动力，在泄排瓦斯期间，上架子巷调节窗内外压力差为300―520Pa，保证了专用排瓦斯巷排瓦斯的连续性，为该区域瓦斯的管理工作带来极大方便，同时该方法也为综采工作面瓦斯治理提供了措施和新的经验。

⑶专用瓦斯巷所处地段为低应力区，并且有锚网钢带和锚索支护，因此无需巷旁充填支护，在现场作业中容易维护。在工作面回采过程中，该专用瓦斯巷通风断面变化小，通风可靠性高。

参考文献

[1]张国枢.通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.

[2]综采生产管理手册编委会.综采生产管理手册[Z].北京：煤炭工业出版社，1994.

[3]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.

[4]孟宪瑞，李建民. 现代放顶煤开采理论与实用技术[N].徐州：中国矿业大学出版社，2001.