煤礦U型通風采空區(qū)瓦斯綜合治理技術(shù)研究

陜西陜煤集團韓城礦業(yè)公司象山礦井 陜西 韓城 715400

1 引言

煤礦作業(yè)中，控制瓦斯?jié)舛龋潜苊獍l(fā)生較大爆炸事故的重要手段，要能重視瓦斯綜合控制技術(shù)的運用，提升施工中的技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)揮安全控制的科學(xué)效果。

2 U型工作面瓦斯聚集原因

2.1 空隙類型導(dǎo)致 采動空隙和原有的空隙共同作用，氣體網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜化，再加上U型通風的特殊性，導(dǎo)致了瓦斯聚集的效應(yīng)十分明顯，其特殊的結(jié)構(gòu)形式，共同導(dǎo)致了瓦斯集聚的問題。

2.2 回風隅角 回風隅角是指與煤壁較為接近的切頂位置，在該位置，可能會形成一定的回風渦流區(qū)，主要是因為上部煤體結(jié)構(gòu)的支撐力不足，該位置對于局部的風速有影響，導(dǎo)致在渦流區(qū)的風速明顯的下降，導(dǎo)致局部層流，而這種情況就會導(dǎo)致瓦斯氣體在風速較低的回風隅角位置出現(xiàn)聚集顯現(xiàn)，導(dǎo)致具備的瓦斯氣體密度提升，局域范圍內(nèi)的大量瓦斯氣體聚集，存在一定的安全隱患問題。而采空區(qū)一側(cè)渦流的脈沖以及風速都會趨近于零，回風隅角位置的瓦斯在風壓的作用下，導(dǎo)致了瓦斯漂移帶的形成，瓦斯漂移帶通常會帶有一定的附著能力，瓦斯漂移帶位置通常會導(dǎo)致很多問題的產(chǎn)生，主要是因為在通風過程中，難以消除這種附壁效應(yīng)，導(dǎo)致瓦斯氣體的密度通常較高，不能被有效的帶走。

2.3 煤層類型 目前正在作業(yè)的煤層呈現(xiàn)出比較突出的特點，就是煤質(zhì)太軟，花管下不進去，導(dǎo)致了很多問題的產(chǎn)生。比如回采速度難以控制，一旦速度提升，導(dǎo)致煤層中瓦斯量會迅速增加。囊袋封孔，不好封，孔特別容易塌孔，在密封度不足的前提下，導(dǎo)致了在對于瓦斯氣體的控制能力不足，不能有效的發(fā)揮煤層控制作用。空留巷的沿用，也導(dǎo)致了在煤層采集之后，很可能因為漏風問題，導(dǎo)致在隅角位置集聚瓦斯氣體。同時煤層施工過程中，一些特殊的結(jié)構(gòu)位置，具備瓦斯聚集的條件，一般在錨網(wǎng)、錨索位置，導(dǎo)致空氣流通能力不足，導(dǎo)致瓦斯氣體在該位置聚集，因此要能及時的拆除使用完畢的結(jié)構(gòu)設(shè)備。

3 U型通風采空區(qū)的瓦斯綜合治理技術(shù)

3.1 設(shè)置風帳或煤矸渣袋墻 煤矸渣袋墻可以避免風流對于采空區(qū)產(chǎn)生影響，而煤矸渣袋墻也常常伴隨著漏風問題，導(dǎo)致了漏風問題的產(chǎn)生，造成不良的瓦斯集聚問題，為提升漏風控制能力，可以配合風帳結(jié)構(gòu)，提升對于漏風的控制，二者共同作用，保障風流不能對于采空區(qū)產(chǎn)生較大的影響問題。

3.2 科學(xué)利用老塘釋放瓦斯的能力 上隅角位置處的瓦斯?jié)舛葧?.8%至1.3%間存在一定的波動，施工過程中，將煤矸渣石墻和一定范圍內(nèi)的老塘形成回風系統(tǒng)，能提升對于上隅角位置的排風能力，需要將上隅角位置處的煤矸渣石墻拆除，使其與老塘共同作用，保障回風效果，而通?？刹鸪嫌缃俏恢?m左右的煤矸渣石墻，以達到構(gòu)建回風系統(tǒng)的能力。U型通風隅角在老塘釋放瓦斯的能力優(yōu)勢的作用下，瓦斯渦流區(qū)被有效的打破釋放，在煤礦開展中，該位置的瓦斯?jié)舛鹊玫接行У目刂?，使得礦區(qū)的開采工作變得更加安全有效。

3.3 調(diào)節(jié)風門增阻 U型回采面的瓦斯聚集，通常發(fā)生在隅角位置，為了能提升對于隅角位置的瓦斯排放能力，通過調(diào)節(jié)風門阻力的方式，提升在特定位置的阻力，實現(xiàn)排風能力的提升，一般需要設(shè)置兩道調(diào)節(jié)通車門，可以安置在回風的分支位置上，使瓦斯改變流通的路徑方向，進入尾排巷道或者前一區(qū)段的老塘之中。

3.4 高位抽放 高位抽放是利用抽放泵，配合科學(xué)的抽放管道，實現(xiàn)在瓦斯密度較高的位置獲取科學(xué)的排放能力，做到在高位抽放過程中，能有效的將范圍內(nèi)的瓦斯?jié)舛瓤刂圃诎踩秶鷥?nèi)，提升實際的安全控制能力。為提升高位抽放的實際效果，應(yīng)根據(jù)煤礦作業(yè)過程中，實際的瓦斯密度情況、開挖面情況等基本條件，確定實際的設(shè)置參數(shù)，實現(xiàn)在施工過程中，能保障具備較為突出的作業(yè)優(yōu)勢。

3.5 風壓控制調(diào)整 作業(yè)過程中，在不同的施工階段，可能會存在不同的瓦斯?jié)舛扔绊?，為了能有效的提升瓦斯安全控制能力，?yīng)能及時的調(diào)整風壓，使風壓的調(diào)整能控制不同作業(yè)階段的通風量，達到良好的安全平衡能力。一般在老頂初次垮落之后或者在割煤的過程中，瓦斯密度會顯著的提升，這會使得施工過程中U型通風采區(qū)內(nèi)的瓦斯迅速的提升，而這種跨越式的提升也必然會導(dǎo)致其存在的瓦斯?jié)舛妊杆偬嵘?，?dǎo)致了安全問題的風險系數(shù)加大。通過及時的提升風壓，與實際的作業(yè)情況、瓦斯?jié)舛鹊呐欧判枨笙嗥ヅ?，能提升對于U型通風采空區(qū)內(nèi)的瓦斯?jié)舛鹊挠行Э刂颇芰?，保障瓦斯產(chǎn)生、瓦斯通風排放能在新的平衡中，達到采空區(qū)的安全要求。

風壓控制調(diào)整要能具備一定的及時性保障，在施工過程中，能提升瓦斯?jié)舛仍黾拥念A(yù)判能力，有意識的做好風壓控制調(diào)整的各項準備工作，在濃度增加前，就能調(diào)整風壓控制調(diào)整系數(shù)到相應(yīng)的濃度值范圍內(nèi)，實現(xiàn)瓦斯?jié)舛韧辉鲋罂茖W(xué)控制能力的提升。風量的調(diào)整是最為基礎(chǔ)、也是較為有效的一類手段。

4 案例分析

我國南方煤礦某工作面采用U型通風系統(tǒng)，具有4條巷道。其中：4215巷為進風巷，4220巷為膠帶巷兼進風巷，4216正巷為回風巷，4216副巷為專用排瓦斯巷。2013年7月，其4308工作面回風巷風量1018m3/min，專用排瓦斯巷風量1951m3/min，回風流排放瓦斯34114m3/min，抽放46127m3/min，工作面瓦斯涌出量80141m3/min。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。從2014年2月開始，該礦區(qū)開始通過設(shè)置風帳或煤矸渣袋墻、回風隅角高位抽放以及全風壓通風等方式開展瓦斯治理工作，并獲得了良好的抽放效果。

5 結(jié)語

U型通風采空區(qū)的瓦斯治理，需要做到在技術(shù)層面上具備較為突出的應(yīng)用能力，嚴格按照技術(shù)要求科學(xué)的落實。