上隅角瓦斯治理研究

1、上隅角瓦斯治理研究             摘要：隨著煤層開采深度不斷增加，煤層瓦斯含量增大；同時回采工作面實現(xiàn)了采煤機(jī)械化，產(chǎn)生了大量高產(chǎn)高效工作面。瓦斯涌出量不斷增加，使一部分原來工作面瓦斯不大礦井，也出現(xiàn)了上隅角瓦斯積聚超限。本文詳細(xì)地分析了采煤工作面上隅角瓦斯積聚的原因及其規(guī)律。并有針對性的提出了防治工作面上隅角瓦斯積聚超限的具體措施。對防治工作面上隅角瓦斯積聚超限工作有一定參考價值。 關(guān)鍵詞：上隅角  瓦斯  治理  

2、;   1 采煤工作面瓦斯來源及其濃度分布規(guī)律     采煤工作面瓦斯來源有兩個方面，一是來自采煤工作面煤壁及采落的煤塊；二來自采空區(qū)。其中采空區(qū)瓦斯也來自兩方面，一是來自采空區(qū)殘留煤體，二是來自受采動影響的臨近煤層和圍巖。采煤工作面瓦斯?jié)舛确植家?guī)律是: 沿工作面傾斜方向從進(jìn)風(fēng)到回風(fēng)風(fēng)流瓦斯?jié)舛戎饾u增加，在中下部增加梯度較小而且慢，在工作面上部增加梯度較大而且較快；在垂直于煤壁的橫斷面上，瓦斯?jié)舛瓤偟淖兓厔菔菑拿罕诘讲煽諈^(qū)是“高低高”但在不同生產(chǎn)工藝時不同的斷面上變化趨勢不同；工作面上隅角瓦斯?jié)舛雀哂诠?/p>

3、作面其他地點，其中上隅角上部及煤壁瓦斯?jié)舛茸罡摺?    2 上隅角瓦斯積聚原因     在工作面U型通風(fēng)系統(tǒng)中，在進(jìn)風(fēng)巷回風(fēng)巷風(fēng)流壓差作用下，工作面風(fēng)流分兩部分，一部分直接從工作面流過，另一部分從工作面中下部流入采空區(qū)，經(jīng)采空區(qū)再回到工作面上部及上隅角。這樣必然造成工作面上隅角瓦斯積聚。如圖1所示為U型工作面采空區(qū)的漏風(fēng)流流線圖、風(fēng)速等值線圖和瓦斯?jié)舛染€圖。圖中清晰地顯示出上隅角是采空區(qū)瓦斯集中涌出通道。另外采空區(qū)內(nèi)含瓦斯空氣密度相對于空氣來講要輕。當(dāng)存在高差時能產(chǎn)生一種自然上浮的“瓦斯力”必然使采空區(qū)

4、中高濃度瓦斯向采煤工作面上隅角運移。增加了上隅角瓦斯涌出量。     通過理論分析和實驗研究，采煤工作面的風(fēng)流運動狀態(tài)也是瓦斯積聚一個重要原因。在上隅角附近，由于主風(fēng)流方向的改變和幾何條件限制，風(fēng)流呈渦流形式。靠近采空區(qū)邊界，渦流的時均速度和脈動速度都等于零，但采空區(qū)向上隅角涌出大量高濃度瓦斯，形成瓦斯驅(qū)潛運移運動方式；在上隅角靠近煤壁側(cè)，渦流的時均速度和脈動速度也都等于零，如不存在瓦斯源，在“瓦斯壓力”作用出現(xiàn)附壁效應(yīng)，但附壁厚度不大，其瓦斯運移方式以分之?dāng)U散為主；在渦流區(qū)內(nèi)雖然時均速度和脈動速度都相對較大，但由于風(fēng)流的渦流運動形式，含瓦斯風(fēng)流處于不斷

5、旋轉(zhuǎn)之中，難以進(jìn)入主風(fēng)流中，使瓦斯在上隅角和回風(fēng)巷口循環(huán)運動積聚在渦流區(qū)中，形成上隅角瓦斯積聚。     3 治理工作面上隅角瓦斯積聚措施     根據(jù)上隅角瓦斯積聚的原因及規(guī)律。目前防治工作面上隅角瓦斯積聚有兩方面。一是“防”；二是“治”。目前“防”工作面上隅角瓦斯積聚超限的方法有開區(qū)均壓法、抽放法、改變工作面通風(fēng)方式法；“治”理工作面上隅角瓦斯積聚超限的方法有風(fēng)障法、風(fēng)機(jī)抽放法、射流抽放法、脈動通風(fēng)治理等。     3.1 開區(qū)均壓法處理工作面上隅角瓦

6、斯積聚超限 開區(qū)均壓實際就是在保證工作面允許風(fēng)量條件下，在回風(fēng)側(cè)建立調(diào)節(jié)風(fēng)門減小進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷的壓差，減少采空區(qū)漏風(fēng)抑制瓦斯涌出。這種方法僅適用瓦斯涌出量不大情況下或作為一種輔助措施。     3.2 瓦斯抽放法治理工作面上隅角 抽放法治理上隅角瓦斯積聚超限方法有本煤層和臨近層抽放、高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯及移動式瓦斯抽放泵抽放上隅角瓦斯。其中本煤層和臨近層抽放、高位鉆空抽放采空區(qū)瓦斯對治理上隅角瓦斯積聚超限起到治本作用。但施工工程量大，抽放時間長費用高缺點。在此僅介紹移動式瓦斯抽放泵處理上隅角瓦斯。   

7、  3.3 變通風(fēng)系統(tǒng)治理工作面上隅角瓦斯積聚超限 根據(jù)工作面巷道布置情況，可采用U+L、W、Y、Z、H型通風(fēng)系統(tǒng)，改變采空區(qū)的漏風(fēng)方向。這樣能根治采空區(qū)瓦斯從上隅角涌出，但工程量大且不適于易自燃發(fā)火的工作面。              3.4 風(fēng)障法處理工作面上隅角瓦斯積聚超限 在工作面末端設(shè)置風(fēng)障，增加上隅角風(fēng)量，稀釋排走上隅角瓦斯。這種方法簡單、易見效，但排放濃度不能控制且風(fēng)障易損壞可靠性差。同時也影響工作面正

8、常作業(yè)，不適應(yīng)高產(chǎn)高校工作面，常常作為臨時應(yīng)急措施。     3.5 抽出式無火花風(fēng)機(jī)治理工作面上隅角瓦斯積聚超限 抽出式無火花風(fēng)機(jī)抽放瓦斯即“GDS1型瓦斯排放系統(tǒng)”     上隅角瓦斯進(jìn)吸風(fēng)口X進(jìn)入硬質(zhì)風(fēng)筒Y雙級傳感器T1 、T2。 檢測經(jīng)過調(diào)節(jié)風(fēng)門K調(diào)節(jié)“摻新風(fēng)”風(fēng)筒內(nèi)的瓦斯?jié)舛戎??？刂破鱀接受到傳感器濃度信號后，控制器D內(nèi)的單片機(jī)的根據(jù)瓦斯?jié)舛鹊淖兓祦泶_定調(diào)節(jié)風(fēng)門的開或關(guān)及開關(guān)的角度的大小。從而改變“摻新風(fēng)|”的多少，使排放風(fēng)筒內(nèi)瓦斯?jié)舛炔怀?。該系統(tǒng)的特點是實現(xiàn)了

9、檢測、調(diào)節(jié)、控制智能化并且安裝方便。      T1，T2風(fēng)筒內(nèi)傳感器；  K調(diào)節(jié)風(fēng)門；  X吸風(fēng)器；  Y硬風(fēng)筒 ；D驅(qū)動器；F抽出式無火花風(fēng)機(jī)     3.6 脈動通風(fēng)技術(shù)治理工作面上隅角瓦斯積聚超限 脈動通風(fēng)技術(shù)是利用風(fēng)流的紊流擴(kuò)散系數(shù)與風(fēng)流脈動特性相關(guān)理論，由中國礦業(yè)大學(xué)研發(fā)的一套技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理且實用的脈動通風(fēng)機(jī)，在正常風(fēng)流中疊加脈動風(fēng)流增加風(fēng)流紊流擴(kuò)散系數(shù)。提高風(fēng)流驅(qū)散局部積聚瓦斯能力，從根本上解決了上

10、隅角瓦斯積聚超限問題。     針對脈動通風(fēng)機(jī)運行環(huán)境的特殊要求，其動力采用氣壓式或液壓式作為動力源。其特點是該技術(shù)先進(jìn)、合理、簡單易行、效果好、經(jīng)濟(jì)。     脈動通風(fēng)機(jī)在工作面上隅角安裝方式有兩種：在距工作面上隅角最進(jìn)的液壓支架側(cè)護(hù)板上固定一懸臂梁，使脈動通風(fēng)機(jī)吊掛于懸臂梁下方，并可隨液壓支架的推進(jìn)而向前移動；將脈動通風(fēng)安裝在工作面上隅角底板上。     4結(jié)束語     采煤工作面上隅角積聚瓦斯的治理。首先要根據(jù)工作面巷道布置情況、瓦斯涌出情況、上隅角附近支護(hù)狀況等情