3306工作面瓦斯綜合治理方法的應(yīng)用

張建平﹡

(鶴煤五環(huán)分公司通風(fēng)區(qū))

一、3306工作面概況

1、工作面位置

3306工作面位于五環(huán)公司三水平延深北翼采區(qū)，其上部為3304采空區(qū)；其下部為實(shí)體煤；北部為F20斷層防水煤柱；南部為設(shè)計(jì)停采線。

工作面長度：上順槽422m(平距)，下順槽349m(平距)，里切眼95m(平距)，中切眼89m(平距)。

2.工作面對應(yīng)的地面位置：

該工作面地面位置位于劉家村東部，肥泉村西部，工作面上部全部為農(nóng)田。地形為山坡丘陵地形。地面標(biāo)高﹢164.9m～﹢175m。

2、工作面煤層情況

1.煤層厚度：3306工作面開采煤層為二疊系山西組二1煤層，全層厚度6.6～10.4m，根據(jù)3306上、下順槽煤厚點(diǎn)平均得出平均煤厚8.9m

2.煤層產(chǎn)狀：煤層走向350°～30°，傾角14°～26°，平均為18.4°，受斷層牽引局部傾角變化較大。由于受斷層牽引發(fā)生變化，煤層局部變薄，工作面中部有一煤層變薄帶，寬約60～70m，不可采。

3.3306工作面為單一結(jié)構(gòu)煤層，呈半亮型，具有玻璃光澤，黑色塊狀，容重：1.4t/m3，硬度中等，煤炭品種為瘦煤。

二、3306工作面上隅角瓦斯積聚的原因

1 、工作面上隅角瓦斯超限的原因

(1)采煤工作面的通風(fēng)方式。我國絕大部分礦井采用U型通風(fēng)方式，此種通風(fēng)方式，對了解煤層賦存情況，掌握礦井瓦斯、火的發(fā)生，發(fā)展規(guī)律，較為有利。由于巷道維護(hù)均在煤體中，因而巷道幫上的漏風(fēng)率較少，但容易使上隅角出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象。在U型通風(fēng)條件下的采空區(qū)風(fēng)流流動規(guī)律：風(fēng)流從工作面運(yùn)輸巷向工作面切眼流動，其中少一部分向采空區(qū)流動，大部分工作面流動，從工作面向采空區(qū)深部剖面看，采空區(qū)的漏風(fēng)呈現(xiàn)拋物線狀，從而帶出了采空區(qū)深部的瓦斯，在工作面上隅角交匯，使工作面上隅角瓦斯?jié)舛容^高。

(2)工作面上隅角的風(fēng)流狀態(tài)。采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空區(qū)，風(fēng)流經(jīng)過工作面上端頭時(shí)，由于巷道突然垂直轉(zhuǎn)彎，使靠近煤壁的風(fēng)速降低，工作面上隅角局部地區(qū)出現(xiàn)渦流現(xiàn)象，在附近出現(xiàn)風(fēng)流循環(huán)流動現(xiàn)象，使采空區(qū)和工作面的瓦斯不容易被風(fēng)流帶走，從而使上隅角瓦斯容易發(fā)生積聚。由于瓦斯的比重比空氣的低，所以從工作面上隅角的斷面看，從頂板到底板呈現(xiàn)遞減現(xiàn)象，頂板處瓦斯?jié)舛容^高，所以，要加強(qiáng)此處的瓦斯管理，防止瓦斯事故的發(fā)生。

2 、“U”型通風(fēng)系統(tǒng)采煤工作面瓦斯超限的原因

(1)采面隅角為采空區(qū)風(fēng)流的匯合處。鶴煤五環(huán)分公司采煤工作面均采用“U”型通風(fēng)方式。在這種通風(fēng)方式下，進(jìn)入工作面的風(fēng)流分為兩部分，一部分沿工作面流動；另一部分進(jìn)入采空區(qū)，在采空區(qū)內(nèi)部沿一定的流線的方向流動，在工作面的后半部分，進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流逐漸返回工作面。進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流通過在采空區(qū)內(nèi)的氣流交換過程，逐漸返回工作面，最后匯集于采煤工作面上隅角，所以，工作面上隅角為采空區(qū)瓦斯流入工作面的匯合處。

(2)采面隅角的風(fēng)流狀態(tài)是瓦斯超限的重要原因。經(jīng)過長時(shí)間現(xiàn)場觀察，根據(jù)分析得知，采面隅角靠近煤壁和采空區(qū)側(cè)，風(fēng)流速度很低，局部處于渦流狀態(tài)(如圖1所示)。這種渦流使采空區(qū)涌出的瓦斯難以進(jìn)入到主風(fēng)流中，從而使高濃度瓦斯在隅角附近循環(huán)運(yùn)動而聚集在渦流區(qū)中，形成了隅角的瓦斯超限。

若工作面隅角出現(xiàn)滯后回柱，除隅角存在的渦流區(qū)外，在靠近切頂排處會出現(xiàn)微風(fēng)區(qū)，采空區(qū)漏出的瓦斯在此處積聚，更容易形成隅角的瓦斯超限。

圖1

3、3306工作面上隅角瓦斯積聚處理方法及措施

針對隅角瓦斯超限的情況，通常的防治方法有：設(shè)置隅角砌塊，提高采面供風(fēng)量、設(shè)置采空區(qū)埋管抽放、增加煤體鉆孔抽放等。

(1)設(shè)置采空區(qū)風(fēng)障

①由采煤隊(duì)在工作面下隅角吊掛防滅火風(fēng)帳，靠近采空區(qū)風(fēng)幛長度為10m,下順槽下幫風(fēng)幛長度不少于5m，且采空區(qū)風(fēng)幛與下順槽下幫風(fēng)幛里外搭接，上接頂，下接底。防止風(fēng)流從下隅角進(jìn)入老塘然后經(jīng)老塘帶出大量瓦斯到上隅角排出而造成上隅角瓦斯超限，這樣就可最大限度地減少進(jìn)入采空區(qū)的漏風(fēng)量

②尤其是在工作面出口上隅角處，由于風(fēng)流進(jìn)入工作面時(shí)在此處直射采空區(qū)，所以應(yīng)保證此區(qū)段的砌塊封堵嚴(yán)密。由采煤隊(duì)在3306工作面采空區(qū)上隅角處垛砌塊墻，上隅角砌塊墻由最后一架至上幫，上接頂，下接底，沿走向方向連續(xù)跺3 m。

(2)增大回采工作面風(fēng)量

工作面風(fēng)流對隅角渦流區(qū)積聚瓦斯的驅(qū)散，主要靠工作面風(fēng)流與隅角瓦斯積聚區(qū)間的空氣的對流和主風(fēng)流的擴(kuò)散作用。經(jīng)過長時(shí)間的現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)在工作面正常供風(fēng)的情況下，靠有限速度的風(fēng)流來驅(qū)散隅角渦流積聚區(qū)的高濃度瓦斯是不可能的。工作面采用增大風(fēng)量的辦法，雖然可使隅角積聚區(qū)風(fēng)流與工作面主風(fēng)流的對流作用加大，但是隨著風(fēng)量的提高，負(fù)壓增大，采空區(qū)的風(fēng)流速度加大，使采空區(qū)的瓦斯流線延深，加強(qiáng)了風(fēng)流與采空區(qū)內(nèi)的瓦斯的交換。若采空區(qū)內(nèi)存在其它漏風(fēng)通道，則會增大此漏風(fēng)量。所以，若增大采面風(fēng)量，會使風(fēng)流攜帶出的瓦斯量增大。單靠增大采面風(fēng)量的辦法難以有效地處理上隅角積聚的瓦斯。根據(jù)采面隅角瓦斯超限的原因可知，若能減少進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)量，也可減少采空區(qū)的瓦斯涌出量，使隅角避免出現(xiàn)瓦斯超限。

(3)安設(shè)上隅角瓦斯抽放管

如圖3所示當(dāng)采煤工作面隅角出現(xiàn)瓦斯超限時(shí)，安設(shè)一趟專用瓦斯抽放管，抽放管(耙子)入口位于采面隅角。于是，在抽放管入風(fēng)口處形成一較大負(fù)壓區(qū)，工作面的主風(fēng)流由于壓差的作用會增大流經(jīng)隅角的風(fēng)量，以滿足抽放管(耙子)吸風(fēng)量的要求，這樣一來在工作面上隅角就形成了負(fù)壓。這樣，上隅角的高濃度瓦斯經(jīng)流過此處的工作面風(fēng)流的稀釋后進(jìn)入抽放管內(nèi)部，經(jīng)抽放泵排入回風(fēng)巷。這種處理方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)是采面隅角的高濃度瓦斯可盡快地進(jìn)入瓦斯抽放管內(nèi)部，經(jīng)抽放管排入回風(fēng)巷；

(2)是可增大隅角的風(fēng)量，及時(shí)沖淡此處的高濃度瓦斯；

(3)由于抽放管體積小，占用空間小，可大大地減少工作面施工造成的影響；

(4)在抽放泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，能夠使工作面上隅角內(nèi)始終處于負(fù)壓狀態(tài)，此種方式抽排隅角瓦斯是一個(gè)安全可靠的治理過程。

圖3

具體要求：

(5)、采煤隊(duì)

①每天四點(diǎn)班采煤隊(duì)處理尾巴時(shí)及時(shí)外移上隅角花管，花管吊掛距頂不大于200mm，距幫不大于100mm的位置，四寸鋼絲帶要緊貼上順槽上幫，施工期間必須有班組長或驗(yàn)收員現(xiàn)場指揮。然后按照砌塊要求構(gòu)筑砌塊墻，(上隅角砌塊要求：砌塊墻上接頂、貼幫，錯(cuò)縫砌筑，模塊之間的縫隙用黃泥抹平,砌筑模塊的長度不小于2m，角度為30°至45°)。

②每天8點(diǎn)班在相鄰注水孔中間施工一個(gè)瓦斯排放鉆孔，排放鉆孔要求：孔深6m，孔徑75mm，開孔高度距離底板向上1 m，傾角5°。

③每天零點(diǎn)班堅(jiān)持施工3306上順槽巷頂鉆孔預(yù)抽上隅角，每天施工鉆孔個(gè)數(shù)不少于5個(gè)，施工期間嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工。

(6)抽放隊(duì)

①3306工作面上、下安全口向外3m內(nèi)鉆孔不得拆除，每天8點(diǎn)班安排專人負(fù)責(zé)巡查該地區(qū)抽放系統(tǒng)，及時(shí)觀測卸壓帶鉆孔濃度及負(fù)壓，對于低濃度鉆孔封堵應(yīng)留有小拇指大小的孔洞，保留一定抽放負(fù)壓。工作面每推進(jìn)3m，抽放隊(duì)及時(shí)掐掉一根抽放主管路，確保鋼絲帶及時(shí)得到延長。

②每天八點(diǎn)班上順槽施工卸壓帶鉆孔，并及時(shí)聯(lián)孔帶抽，對采煤隊(duì)施工的3306上順槽上順槽巷頂鉆孔預(yù)抽上隅角孔要及時(shí)封孔，次日八點(diǎn)班負(fù)責(zé)聯(lián)孔帶抽。

③抽放隊(duì)負(fù)責(zé)將采煤隊(duì)替棚段向外5m處抽放主管路改為鋼絲帶連接，以免影響采煤隊(duì)替棚。

④采煤隊(duì)每天四點(diǎn)班處理尾巴及構(gòu)筑砌塊墻時(shí)，通風(fēng)區(qū)瓦斯檢查員現(xiàn)場監(jiān)督落實(shí)，否則采煤隊(duì)嚴(yán)禁施工，施工完畢后，瓦斯檢查員及班組長共同驗(yàn)收，并在瓦斯檢查員攜帶的砌塊及花管吊掛質(zhì)量驗(yàn)收單上共同簽字。

⑤每天四、零點(diǎn)班通風(fēng)區(qū)瓦斯檢查員負(fù)責(zé)調(diào)試上隅角埋管抽放閘門，閘門開啟范圍不得超過閘門旋轉(zhuǎn)范圍的一半，確保合理分配埋管及上順槽抽放鉆孔的負(fù)壓。

三、綜合防滅火措施應(yīng)用

堵漏防滅火措施

1、為了更好的減少回采工作面回采期間發(fā)生自然發(fā)火事故，3306回采工作面下隅角采取了靠老塘側(cè)必須吊掛防滅火風(fēng)帳，防火風(fēng)帳長度13m，寬2.1m，吊掛眼每隔800mm一個(gè)，且保證風(fēng)帳向下順槽方向下幫拐3m，下安全口靠老塘側(cè)向上10 m，風(fēng)帳吊掛上接頂下接底。為防止放炮、串梁風(fēng)帳損壞，故放炮、串梁時(shí)風(fēng)帳可收起，放炮、串梁后要及時(shí)將風(fēng)帳恢復(fù)原狀。經(jīng)過采取以上防止上隅角瓦斯超限的措施后現(xiàn)場測定，上隅角瓦斯能夠達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，確保工作面安全生產(chǎn)。

2、由采煤隊(duì)分別在3306工作面采空區(qū)上隅角處垛砌塊墻，上隅角砌塊墻由最后一架至上幫，上接頂，下接底。

3、由采煤隊(duì)向采空區(qū)加注防滅火材料進(jìn)行采空區(qū)堵漏，保證嚴(yán)密不漏風(fēng)，降低工作面上、下端風(fēng)壓差，防止采空區(qū)內(nèi)遺煤氧化自燃。

4、均壓防滅火措施

①由通風(fēng)區(qū)將3306中巷2道風(fēng)門門口拆除，增加工作面進(jìn)風(fēng)，減小采空區(qū)所受的負(fù)壓，從而減少向采空區(qū)漏風(fēng)。從而降低自然發(fā)火危險(xiǎn)程度，從調(diào)控風(fēng)量使得工作面與其周邊老巷風(fēng)壓對等，減小煤的氧化速度和氧化生熱。

加強(qiáng)檢查措施

①工作面共設(shè)置6個(gè)防火檢查點(diǎn)，(A、工作面下安全口處；B、工作面第0至6架處；C、工作面45架處；D、工作面上隅角；E、工作面上順槽回風(fēng)流；F、-520北大巷回風(fēng)流)。圓班瓦檢員一班三匯報(bào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí)，必須及時(shí)匯報(bào)處理。

②防滅火檢查人員每周對工作面上尾巴有害氣體定期抽樣化驗(yàn)，每日檢查情況填寫報(bào)表上報(bào)總工。

四、瓦斯治理效果

3306采煤工作面開采以來，采取以上措施和方法，瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3%—0.5%，上隅角的瓦斯?jié)舛葲]有出現(xiàn)過積聚、超限，取得了較好的瓦斯治理效果，為礦井的安全生產(chǎn)提供了重要保障。