夾河煤礦采煤工作面上隅角瓦斯的涌出規(guī)律及防治措施

1、夾河煤礦采煤工作面上隅角瓦斯的涌出規(guī)律及防治措施張法權(quán)(徐州礦務(wù)集團(tuán)公司夾河煤礦,江蘇徐州 221140)摘 要:介紹了夾河煤礦回采工作面上隅角瓦斯涌出規(guī)律 ,闡述了夾河礦對(duì)回采工作面上隅角瓦斯治理的各種方法及其治理效果 ,對(duì)高瓦斯工作面瓦斯治理工作具有一定的參考作用。關(guān)鍵詞 :上隅角 ;瓦斯 ;涌出規(guī)律中圖分類號(hào):TD712+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1003-496X(2006)04-0026-03夾河煤礦礦井瓦斯來(lái)源較為豐富,主采 2 煤、 7 煤及 9 煤,2 煤瓦斯含有率 60.00%,7煤瓦斯含有率 66.07%,9煤瓦斯含有率 78.28%。隨著開(kāi)采深度的增加 ,采掘工作面

2、瓦斯涌出量不斷增加 ,7431、7433 工作面在掘進(jìn)期間的回風(fēng)瓦斯?jié)舛冗_(dá) 0.9%以上 ,7435 工作面回采期間絕對(duì)瓦斯涌出量最高達(dá) 12m3/t ?，F(xiàn)西一采區(qū)已按高瓦斯區(qū)域管理。由于夾河礦絕大多數(shù)采煤工作面采用“U”型通風(fēng)。在 “U”型通風(fēng)中 ,在自身浮力及老空區(qū)漏風(fēng)壓差的作用下,老空區(qū)積聚的大量瓦斯向工作面上隅角運(yùn)動(dòng) ,工作面上隅角變成了老空區(qū)瓦斯的泄出點(diǎn)。如果老空區(qū)瓦斯含量大或采取措施不當(dāng),工作面上隅角瓦斯極易積聚超限,對(duì)工作面安全回采構(gòu)成極大的威脅。因此夾河礦始終把回采工作面上隅角瓦斯治理作為工作面回采過(guò)程中的重點(diǎn) ,采取綜合措施 ,既保證老空區(qū)的瓦斯正常涌出 ,不至于老空區(qū)瓦斯積

3、聚過(guò)多 ,而從其它地點(diǎn)泄出 ,又保證了上隅角瓦斯不超限 ,保證工作面安全回采。1 上隅角瓦斯的涌出形式根據(jù)夾河礦回采工作面上隅角瓦斯的涌出特點(diǎn)、濃度變化及影響范圍,其瓦斯涌出可分為2 種形式 :(1)緩慢正常涌出。即老空區(qū)瓦斯在自身浮力及漏風(fēng)壓差的作用下,緩慢地從上隅角涌出。 該涌出只要采取適當(dāng)措施,加強(qiáng)監(jiān)控 ,就能有效地減少上隅角瓦斯對(duì)工作面回采的威脅。(2)異常涌出。指老空區(qū)瓦斯突然從上隅角甚至工作面中上部大量涌出,造成工作面上隅角甚至工作面中上部老空區(qū)側(cè)瓦斯超限。該涌出一般時(shí)間短則 23d,長(zhǎng)則 710d,影響范圍大 ,可能波及工作面中上部及其回風(fēng)巷 ,甚至采區(qū)回風(fēng)巷。一般工作面在初放、

4、周期來(lái)壓、過(guò)斷層及過(guò)老空區(qū)等階段時(shí)容易出現(xiàn)上述現(xiàn)象。 由于瓦斯涌出量大 ,范圍廣 ,雖然做了正確預(yù)期 ,采取合理措施 ,仍然對(duì)回采工作面安全造成極大威脅。 換行 2 上隅角瓦斯的活動(dòng)規(guī)律涌入采空區(qū)的瓦斯 ,一部分積聚在漏風(fēng)帶以外的采空區(qū)內(nèi) ,一部分隨著漏風(fēng)風(fēng)流移動(dòng)至工作面上隅角及后方的懸頂空間內(nèi) ,是上隅角涌出瓦斯的主要來(lái)源。在工作面保持正?；夭伤俣?,工作面通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定及地質(zhì)因素穩(wěn)定的前提下 ,上隅角瓦斯涌出呈周期性變化。在頂板初次冒落以后 ,老頂周期來(lái)壓過(guò)程中 ,上隅角開(kāi)始出現(xiàn)周期性瓦斯異常情況。工作面在初次放頂以后的 20d 內(nèi),上隅角瓦斯均較為異常。夾河煤礦西一采區(qū) 9427、2433

5、、2437 及 7435、9435 工作面在開(kāi)采初期 20d 左右時(shí)間內(nèi) ,上隅角瓦斯均出現(xiàn)了較大范圍的異常情況(見(jiàn)表 1)。工作面在回采初期 ,老空區(qū)頂?shù)装宄醮伪黄茐?,頂?shù)装寮吧舷聟^(qū)段瓦斯為初次釋放 ,瓦斯含量高、壓力大 ;同時(shí) ,開(kāi)采初期 ,老空區(qū)范圍較小 , 老空區(qū)瓦斯均處于漏風(fēng)帶內(nèi) ,這樣就造成了上隅角瓦斯異常涌出。隨著開(kāi)采時(shí)間的增加 ,老空區(qū)空間逐漸增大 ,老空區(qū)內(nèi)瓦斯會(huì)逐漸達(dá)到壓力平衡狀態(tài) ,瓦斯涌出趨于正常。 但隨著頂板周期來(lái)壓的到來(lái) ,老空區(qū)內(nèi)的瓦斯壓力平衡格局被破壞 ,在頂板周期垮落過(guò)程中 ,采空區(qū)集團(tuán)氣體分子被壓縮 ,而向采空區(qū)四周運(yùn)動(dòng) ,沖擊采空區(qū)上部積聚的瓦斯向上隅角

6、涌出 ,造成上隅角瓦斯涌出增大。通過(guò) 5 年來(lái)對(duì)各工作面瓦斯涌出情況觀測(cè) ,均出現(xiàn)上述周期性規(guī)律。夾河礦 2 煤工作面基本每隔 1822m 出現(xiàn)一個(gè)周期 ,7、9 煤工作面基本每隔 2630m 出現(xiàn)一個(gè)周期。當(dāng)然 ,瓦斯涌出受多方面因素的影響 ,在遇地質(zhì)變化等其他原因時(shí) ,也會(huì)引起瓦斯涌出異常。3 上隅角瓦斯涌出治理措施(1)加大工作面風(fēng)量 ,相應(yīng)增加流經(jīng)上隅角風(fēng)量,使上隅角氣體降低在規(guī)定濃度以下。根據(jù)工作面回采初期上隅角瓦斯涌出量大的特點(diǎn) ,在工作面回采初期加大風(fēng)量 ,均取得了較為明顯的效果?；夭沙跗诩哟箫L(fēng)量前后上隅角瓦斯?jié)舛惹闆r (未采取其它措施 ),見(jiàn)表 2。(2)采取超前回料措施 ,減

7、少上隅角的自由空間,同時(shí)采取強(qiáng)制措施,增加流經(jīng)工作面上隅角的風(fēng)量 ,以達(dá)到降低瓦斯?jié)舛鹊男Ч８鶕?jù)夾河礦回采工作面上隅角瓦斯?jié)舛容^高的現(xiàn)狀 ,各工作面均制定了超前回料措施 ,各工作面上隅角必須超前一擋回料 ,上隅角的錨桿及錨索必須拆除,使上隅角超前采空區(qū)切斷線 ,并且使上隅角頂板及時(shí)冒落 ,減少上隅角的自由空間。同時(shí)在工作面上隅角懸掛兩道擋風(fēng)布簾 ,一道在工作面上出口處傾斜懸掛 ,下端一直懸掛至煤幫側(cè) ,出口懸掛至上隅角 ;另一道沿上隅角老空區(qū)側(cè)、材料道的上幫一直懸掛至工作面煤壁線以后。通過(guò)上述布簾懸掛 ,上隅角的風(fēng)量明顯增大 ,同時(shí)上隅角部分瓦斯通過(guò)第二道布簾的后方直接進(jìn)入回風(fēng)巷 ,大大降低

8、了上隅角附近的瓦斯?jié)舛取?3)采用下行通風(fēng)。由于下行風(fēng)使采空區(qū)內(nèi)集團(tuán)氣體分子的自然風(fēng)壓和工作面機(jī)械風(fēng)壓相反 ,在一定程度上抑制了采空區(qū)的瓦斯運(yùn)動(dòng) ,使采空區(qū)瓦斯涌出量減少 ,同時(shí) ,下行風(fēng)與沼氣浮力方向相反 ,混合作用強(qiáng) ,工作面不易出現(xiàn)瓦斯局部積聚現(xiàn)象。夾河礦近幾年采用下行通風(fēng)的工作面的上、下隅角的瓦斯管理明顯較上行風(fēng)容易。7433 工作面及 7431 工作面是 -600 西一采區(qū)上下相鄰的2 個(gè)工作面 ,在 7431 工作面回采過(guò)程中 ,采用了上行風(fēng) ,上隅角瓦斯管理采取了懸掛布簾、超前回料、加大風(fēng)量等措施 ,為了隔絕上隅角與采空區(qū) ,在上隅角與老空區(qū)之間進(jìn)行了沙包充填 ,形成隔離帶 ,但

9、上隅角瓦斯?jié)舛热赃_(dá) 3%以上。針對(duì) 7換行 431 回采過(guò)程中出現(xiàn)的上述困難情況 ,下區(qū)段 7433 工作面采用了下行風(fēng) ,工作面回風(fēng)中瓦斯?jié)舛然旧峡刂圃?0.74%0.90%之間 ,下隅角氣體濃度控制在 1.5%左右 ,上隅角瓦斯?jié)舛冉抵?%以下 ,再通過(guò)采取其它措施 ,下隅角氣體也控制在 1%以下。由于下行風(fēng)與工作面出煤方向相同 ,工作面粉塵濃度明顯降低 ,工作面溫度比上行風(fēng)時(shí)降低了 23,優(yōu)化了工作面的氣候條件和衛(wèi)生條件。(4)采取均壓措施 ,改變老空區(qū)漏風(fēng)方向。如果采空區(qū)漏出的氣體較高,不僅上隅角常常超限 ,而且工作面上部采空區(qū)側(cè)附近和回風(fēng)流中 ,有時(shí)也可能超限。這樣就必須采取一定措

10、施改變采空區(qū)漏風(fēng)方向或減小采空區(qū)漏風(fēng)。7433 工作面煤層瓦斯壓力為 0.40.8MPa,絕對(duì)瓦斯涌出量最高為 15m3/min, 在工作面遇斷層期間 ,瓦斯涌出異常。工作面風(fēng)量加大至 1200m3/min 后,上隅角仍然達(dá)到 3%以上 ,同時(shí)采取掛布簾 ,在上、下隅角砌隔離墻等措施 ,仍無(wú)法將氣體降至 1%以下。為降低工作面進(jìn)、 回風(fēng)側(cè)兩端的風(fēng)壓差 ,在保證工作面風(fēng)量的前提下 ,在工作面回風(fēng)道設(shè)置了 2 道永久調(diào)節(jié)設(shè)施 (見(jiàn)圖 1),以提高工作面回風(fēng)側(cè)的風(fēng)壓值。圖 17433 工作面均壓系統(tǒng)圖實(shí)施均壓措施后 ,工作面回風(fēng)流瓦斯明顯下降 ,由調(diào)前的 1.78%降至0.86%。但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)參數(shù)

11、觀察 ,上隅角及回風(fēng)流中瓦斯涌出波動(dòng)性大。主要因?yàn)榫鶋涸O(shè)施設(shè)置在材料道 ,設(shè)施開(kāi)關(guān)頻繁。由于采取均壓措施 ,工作面采空區(qū)側(cè)積聚了大量瓦斯,一旦通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生變化或均壓設(shè)施受到破壞 ,極易造成大量瓦斯涌出。(5)射流壓排脈動(dòng)設(shè)施。無(wú)論采用何種通風(fēng)方法,工作面上、下隅角均處于直角風(fēng)流的渦流區(qū),區(qū)內(nèi)的風(fēng)速較小 ,且回風(fēng)隅角為整個(gè)采空區(qū)的瓦斯泄出點(diǎn) ,瓦斯容易積聚。在回風(fēng)隅角附近安裝一套射流脈動(dòng)通風(fēng)裝置 ,改變了隅角附近的空氣流動(dòng)狀態(tài) ,隅角附近積聚的瓦斯向主風(fēng)流擴(kuò)散的效應(yīng)增強(qiáng) ,對(duì)隅角瓦斯防治明顯。 通過(guò)對(duì) 7435、7433 工作面上下隅角 34m 懸而不冒的采空區(qū)側(cè)氣體濃度觀測(cè) ,沼氣濃度由采用裝

12、置前的 7%10%,降到 0.7%1%之間 ,效果明顯。同時(shí) ,該設(shè)施實(shí)施后 ,并沒(méi)有增加回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛仍黾?,反而有所減少。 這是因?yàn)樵撛O(shè)施使用后 ,對(duì)老空區(qū)起到了一定的均壓作用 ,減少了老空區(qū)的瓦斯涌出。4 幾點(diǎn)體會(huì)(1)在工作面上隅角瓦斯防治過(guò)程中 ,首先要保證通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。如果系統(tǒng)允許 ,應(yīng)優(yōu)先選用下行風(fēng) ,它不但可以降低工作面隅角瓦斯?jié)舛?,還可以優(yōu)化工作條件。 切忌在工作面回采過(guò)程中 ,改變通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)方式。夾河礦 7433 工作面在回采期間 ,由于系統(tǒng)需要 ,將下行風(fēng)改為上行風(fēng) ,結(jié)果造成采空區(qū)內(nèi)平衡狀態(tài)下的瓦斯大量涌出 ,工作面回風(fēng)道內(nèi)的瓦斯?jié)舛雀哌_(dá) 10%以上

13、 ,險(xiǎn)些釀成通防重大事故。(2)積極采取各種瓦斯抽放措施,降低煤層及圍巖內(nèi)的瓦斯含量。從夾河礦實(shí)行瓦斯抽放前后的工作面瓦斯涌出量及防治的難度來(lái)看,抽放前的2433、7431、7433 工作面 ,采用各種措施 ,上隅角瓦斯經(jīng)常出現(xiàn)大于1%現(xiàn)象 ,而且工作面過(guò)斷層前后總會(huì)出現(xiàn)瓦斯異常,甚至出現(xiàn)瓦斯超限。 換行 而采取抽放措施后 ,7435、9435 工作面上隅角瓦斯防治難度明顯比抽放前減少。因此瓦斯抽放是瓦斯防治的最有效措施 ,它能夠有效降低瓦斯對(duì)回采的影響。(3)采取綜合措施防治上隅角瓦斯。由于上隅角瓦斯的涌出受多方面的影響 ,如果老空區(qū)瓦斯較高 ,單一的采用某一種措施可能難以奏效 ,就必須采用

14、各種綜合措施 ,減少老空區(qū)瓦斯含量 ,降低上隅角瓦斯涌出濃度 ,現(xiàn)在夾河礦西一采區(qū)的9435 工作面采用了抽放措施 ,加大了工作面的供風(fēng)量 (由 750m3/min 增至 950m3/min), 上下隅角懸掛布簾 ,分別在上、下隅角老空區(qū)側(cè)砌筑一道厚度不小于1m 的隔離墻 ,該墻隨著工作面的推進(jìn)向前移動(dòng)。在工作面回采初期及其它異常時(shí)期,上隅角使用了射流壓排脈動(dòng)通風(fēng)措施。通過(guò)上述措施的實(shí)行,有效的將上隅角的瓦斯降低到規(guī)定濃度以下。當(dāng)然 ,在采取綜合措施的同時(shí),必須對(duì)上隅角處瓦斯進(jìn)行動(dòng)態(tài)性連續(xù)監(jiān)測(cè),以掌握其瓦斯涌出規(guī)律 ,及時(shí)調(diào)整治理措施 ,保證工作面的安全回采。作者簡(jiǎn)介 :張法權(quán) ,男,雙學(xué)士 ,工程師 ,1990 年 7 月畢業(yè)于淮南礦業(yè)學(xué)院采礦工程專業(yè) ,現(xiàn)為徐州礦務(wù)集團(tuán)夾河礦通風(fēng)首席工程師。·國(guó)外煤礦安全信息 ·巖層自應(yīng)力狀態(tài)是深部礦井可能發(fā)生外傷事故原因之一當(dāng)前 ,開(kāi)采有益礦物的深度都在增加 ,隨之發(fā)生一些重大問(wèn)題 (生態(tài)和安全 ),甚至造成大災(zāi)難。造成事故原因之一是周圍巖層發(fā)生應(yīng)力變形狀態(tài) ,以及采礦工藝作用造成的。傳統(tǒng)的評(píng)定巖體強(qiáng)