U型通風(fēng)工作面采空區(qū)瓦斯涌出及其治理分析

李美晨

摘?要： U型通風(fēng)工作面采空區(qū)瓦斯涌出是導(dǎo)致工作面有風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)，以及對(duì)工作面安全生產(chǎn)產(chǎn)生影響的關(guān)鍵性原因，特別是高瓦斯以及煤與瓦斯突出煤層當(dāng)中的高檔普采、綜采工作面，采空區(qū)當(dāng)中含有的瓦斯含量會(huì)非常大，并且涌出量占工作面瓦斯涌出量總體的50%左右。所以怎樣將采空區(qū)瓦斯涌出進(jìn)行控制，是將安全生產(chǎn)進(jìn)行提升的關(guān)鍵性要素。

關(guān)鍵詞： U型通風(fēng)工作面;采空區(qū)瓦斯涌出;治理

【中圖分類號(hào)】TD712.52?????【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?????【文章編號(hào)】1674-3733（2020）23-0135-01

在U型通風(fēng)工作面當(dāng)中，如果采空區(qū)并沒有其他的漏風(fēng)出口，工作面的狀態(tài)便是一源一匯流動(dòng)，其風(fēng)流會(huì)依著工作面進(jìn)行流動(dòng)，并有一部分在采空區(qū)當(dāng)中進(jìn)入，依照流線方向進(jìn)行流動(dòng)，之后在采空區(qū)內(nèi)有瓦斯積存通過擴(kuò)散的方式，質(zhì)量交換于工作面風(fēng)流。最后，在工作面的上部區(qū)域涌出，這樣采空區(qū)的瓦斯?jié)舛确植甲呦颍诳拷煽諈^(qū)的區(qū)域內(nèi)，濃度會(huì)非常高，構(gòu)建了采空區(qū)上隅角瓦斯積聚區(qū)。

1?U型通風(fēng)工作面風(fēng)流流動(dòng)與采空區(qū)瓦斯涌出

為了對(duì)U型通風(fēng)方式工作面風(fēng)流流動(dòng)以及瓦斯?jié)舛确植贾g存在的關(guān)系進(jìn)一步分析和考量，本文針對(duì)某煤業(yè)集團(tuán)綜采工作面為例進(jìn)行分析，充分考察工作面的風(fēng)量、瓦斯?jié)舛?、涌出量等等。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，沿工作面發(fā)生傾斜的方向，逐步減少了有效風(fēng)量率。具體來說便是減少了工作面存在的風(fēng)量，使得采空區(qū)增大了漏風(fēng)量，最大數(shù)值在工作面中部部位。之后，增大工作面的風(fēng)量，有些之前便落入采空區(qū)當(dāng)中的風(fēng)量，在經(jīng)過清洗采空區(qū)后，又回到工作面當(dāng)中，以至于增大了工作面的風(fēng)量。而瓦斯涌出量以及濃度，也沿著工作面的方向有相應(yīng)的提升，最大處為回風(fēng)巷端位置。同時(shí)，通過比較分析，可以看出，針對(duì)通風(fēng)工作面，在增大進(jìn)風(fēng)量過程中，可有效降低有效風(fēng)量率，增大采空區(qū)存在的漏風(fēng)量。其中，也加大了瓦斯涌出量，因此將工作面進(jìn)風(fēng)量隨意增加，對(duì)于瓦斯的排放，并不會(huì)起到非常理想的效果[1]。

為在距離工作面進(jìn)風(fēng)30m、85m、155m處，觀察到的瓦斯?jié)舛茸兓?。其中，?30m斷面處以及85m斷面處，靠近煤壁的瓦斯?jié)舛葹樽罡?，接近采空區(qū)的區(qū)域瓦斯?jié)舛葹樽畹停@也充分表明，這時(shí)工作面存在的風(fēng)流狀態(tài)屬于向采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)。工作面當(dāng)中的風(fēng)流內(nèi)部瓦斯大部分來源于采落煤以及煤壁，在距離進(jìn)風(fēng)巷155m處，也就是與回風(fēng)端向靠近處，最高濃度在接近采空區(qū)域處。采空區(qū)當(dāng)中的漏風(fēng)流向工作面涌出，會(huì)使采空區(qū)內(nèi)部瓦斯開始涌出工作面，這時(shí)工作面當(dāng)中的風(fēng)流瓦斯，既來源于采落煤以及煤壁，還有很多來源于采空區(qū)，并且越接近上隅角的區(qū)域，占據(jù)的采空區(qū)涌出瓦斯比例越大。

采空區(qū)瓦斯大量涌出，與采空區(qū)的具體漏風(fēng)量以及工作面風(fēng)量有著緊密的聯(lián)系，為了對(duì)其中存在的關(guān)系特征進(jìn)行考量，在回風(fēng)巷以及距進(jìn)風(fēng)巷85m處，開展工作面測定作業(yè)。其中，通過分析可以得出，調(diào)低進(jìn)風(fēng)量之后，瓦斯涌出量開始下降。但是回風(fēng)流當(dāng)中存在的瓦斯?jié)舛?，有一定程度的提升，幅度較小。這便說明，對(duì)于風(fēng)量的調(diào)節(jié)，將瓦斯涌出量進(jìn)行減少是一種可行措施。

在距離距進(jìn)風(fēng)巷85m處，對(duì)風(fēng)量變化進(jìn)行測量之后，分析與瓦斯涌出量濃度、采空區(qū)漏風(fēng)量之間的關(guān)系，通過分析可以明顯得出，降低進(jìn)風(fēng)量之后，采空區(qū)漏風(fēng)量Q1以及絕對(duì)瓦斯涌出量有下降的趨勢，且十分迅速，但卻使工作面風(fēng)流當(dāng)中存在的瓦斯?jié)舛扔幸欢ǔ潭鹊纳仙?。這也有效表明，對(duì)工作面進(jìn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，能夠?qū)Σ煽諈^(qū)漏風(fēng)以及存在的瓦斯涌出量進(jìn)行有效控制。但是工作面風(fēng)流當(dāng)中存在的瓦斯?jié)舛扔幸欢ǔ潭鹊奶嵘?，是因?yàn)檫M(jìn)風(fēng)量降低導(dǎo)致的，有益于減少采空區(qū)漏風(fēng)和瓦斯量。針對(duì)煤壁瓦斯涌出以及采煤落當(dāng)中的瓦斯涌出，并沒有產(chǎn)生相應(yīng)的作用。因?yàn)椴煽諈^(qū)瓦斯涌出占據(jù)的比例非常大，大概為50%，所以對(duì)于風(fēng)量調(diào)解法的使用，會(huì)產(chǎn)生一定的作用，但為了將回流當(dāng)中存在的瓦斯?jié)舛冉档?，還需要對(duì)其他措施進(jìn)行使用[2]。

2?U型通風(fēng)工作面采空區(qū)瓦斯治理措施

結(jié)合相應(yīng)的分析，本次實(shí)驗(yàn)借助前進(jìn)式預(yù)埋管法增加漏風(fēng)匯的措施，可對(duì)采空區(qū)有大量瓦斯涌入工作面的情況進(jìn)行規(guī)避，以免風(fēng)流當(dāng)中出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)問題。將抽放豎管有效布置在抽放點(diǎn)，最前臺(tái)的豎管與工作面切頂線之間的距離，要超過30m。抽放管，簡單來說便是一種鐵管，本次應(yīng)用的鐵管參數(shù)為Φ101毫m。安裝過程中要使其保持豎直，底座通過三通相連于抽放管。管豎直長度，要把控在1.0m～1.2m的范圍內(nèi)，頂端的封閉須借助蓋盤，在距離頂端距離0.4m處，將12個(gè)左右的Φ8～10mm的小孔均勻鉆取，之后應(yīng)用紗窗布將其包裹，在采空區(qū)當(dāng)中放入。之后結(jié)合瓦斯的性質(zhì)，因?yàn)檩p于空氣，有上浮的特征，所以應(yīng)用的豎管要盡可能長一些，可以將最后的抽風(fēng)效果提升[3]。

在沒有進(jìn)行抽放之前，在回風(fēng)巷內(nèi)部設(shè)置的瓦斯探頭，在該工作面中對(duì)于瓦斯?jié)舛鹊臏y量為1.7%，對(duì)其進(jìn)行一段時(shí)間的抽放之后，瓦斯?jié)舛扔忻黠@的降低，達(dá)到了1.2%，這便有效說明采空區(qū)上隅角向工作面涌出的瓦斯量，有很大程度的減少。為了使綜采面采空區(qū)上隅角當(dāng)中存在的瓦斯涌出量有更多的減少，再上隅角對(duì)抽放管路進(jìn)行直接布置，能夠?qū)⑦@一區(qū)域的瓦斯抽放量加大。通過該項(xiàng)方式的有效實(shí)施，回風(fēng)巷當(dāng)中探頭對(duì)于瓦斯?jié)舛鹊臏y量結(jié)果為濃度不足1%，需求基本相符。

3?結(jié)語

總之，本次實(shí)驗(yàn)次最終的結(jié)果表明，應(yīng)用前進(jìn)式預(yù)埋管法，針對(duì)采空區(qū)上隅角瓦斯進(jìn)行抽放的效果非常突出，利用抽放使得采空區(qū)上隅角瓦斯流量有明顯改變，向工作面涌出有大幅度減少，甚至停止涌出，并使采空區(qū)瓦斯涌出量降低，使得礦井生產(chǎn)更具安全性，對(duì)效益也有了更大的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]?謝明慧.U型通風(fēng)工作面上隅角瓦斯涌出規(guī)律分析及綜合治理研究應(yīng)用[J].工程技術(shù)（文摘版）：00274-00274.

[2]?張鴻斌.U型通風(fēng)系統(tǒng)上隅角埋管抽放治理采空區(qū)瓦斯技術(shù)[J].煤礦現(xiàn)代化，2014，000（005）：44-45.

[3]?李偉，劉彥青，張浪，等.并列雙U型通風(fēng)方式采空區(qū)瓦斯貯藏與運(yùn)移規(guī)律研究[J].中國礦業(yè)，2016，25（010）：101-106.