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礦井回采工作面瓦斯均壓治理研究

2020-10-12 12:58徐欣貴
寫真地理 2020年29期
關(guān)鍵詞:研究

徐欣貴

摘 要: 隨著社會的發(fā)展,我國的礦山工程建設(shè)的發(fā)展也有了進步。回采工作面能否安全、順利生產(chǎn)直接影響礦井的煤炭產(chǎn)量,而在影響回采工作面安全生產(chǎn)的眾多災(zāi)害中,瓦斯災(zāi)害一直是最重要的防治對象。根據(jù)回采工作面瓦斯涌出構(gòu)成分析,回采工作面生產(chǎn)過程中涌出的瓦斯主要來源于本煤層、受采動影響的鄰近煤(巖)層及工作面采空區(qū)。目前,本煤層瓦斯主要采用采前預(yù)抽及邊采邊抽的抽采方法,其瓦斯抽采工藝及方法已經(jīng)成熟,而受采動影響的鄰近煤(巖)層及工作面采空區(qū)瓦斯抽采方法,隨著抽采技術(shù)裝備及工藝的不斷改進、更新,已由原有的高位鉆孔、采空區(qū)插管等抽采方法逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿轿?、立體的綜合瓦斯抽采方法。

關(guān)鍵詞: 礦井回采工作面;瓦斯均壓治理;研究

【中圖分類號】TD712 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.268

引言:瓦斯異常涌出是煤礦最常見災(zāi)害,因此其預(yù)防和治理工作也是煤礦企業(yè)的重要工作內(nèi)容,其中最常用、最經(jīng)濟的治理措施為均壓通風(fēng)技術(shù)。由于均壓通風(fēng)技術(shù)原理簡單、不需要查明火源的具體位置、對工作人員無害且不影響正常生產(chǎn),因此為煤礦采空區(qū)自燃、瓦斯突出的治理提供了有效途徑,且被廣泛應(yīng)用于煤礦“一通三防”安全管理工作中。武福生等基于流場局部動態(tài)風(fēng)壓平衡理論,設(shè)計出一種均壓防滅火自動變頻調(diào)控系統(tǒng),實現(xiàn)了回采工作面的自動均壓防滅火控制;周連春等基于均壓防滅火技術(shù),根據(jù)老石旦煤礦火區(qū)工作面實際情況,采取調(diào)節(jié)風(fēng)窗與調(diào)壓風(fēng)機聯(lián)合均壓方式,使得工作面上隅角CO濃度從100×10-6降到0。

1 均壓技術(shù)工作原理

(1)調(diào)節(jié)風(fēng)窗均壓在工作面的回風(fēng)巷內(nèi)設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗,可使工作面內(nèi)的風(fēng)流壓力提高,以降低工作面與采空區(qū)的壓差,減少采空區(qū)中的CO等氣體涌到工作面,威脅工作面的安全生產(chǎn)。此方法適用于工作面采空區(qū)內(nèi)形成的并聯(lián)漏風(fēng)和采空區(qū)內(nèi)已有自燃跡象的情況。(2)改變工作面通風(fēng)系統(tǒng)改變工作面通風(fēng)系統(tǒng),實質(zhì)上就是改變了回采工作面局部區(qū)域的通風(fēng)結(jié)構(gòu),改變了該區(qū)域內(nèi)的通風(fēng)阻力值。在回采工作面風(fēng)量不變的情況下,采空區(qū)漏風(fēng)通道兩側(cè)的壓差值大幅度地減少。因此很大程度上可以抑制工作面采空區(qū)內(nèi)部漏風(fēng)以及煤炭自燃。(3)開放并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)開放并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將使風(fēng)流短路,風(fēng)量減少,從而使漏風(fēng)減少,自燃帶寬度變窄,窒息帶前移,減緩或抑制煤炭的自燃。適用于工作面風(fēng)量允許降低的情況。(4)調(diào)節(jié)風(fēng)窗與風(fēng)機聯(lián)合均壓僅設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗會導(dǎo)致工作面風(fēng)量減少,且風(fēng)量會減少至不能滿足正常生產(chǎn)要求。因此既要保證工作面風(fēng)量正常,又要最大程度地抑制采空區(qū)煤炭自燃,可采用調(diào)節(jié)風(fēng)窗與風(fēng)機聯(lián)合均壓的方法。在工作面進風(fēng)巷設(shè)置調(diào)壓風(fēng)機,在回風(fēng)巷設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗,工作面總體壓力提高,可防止采空區(qū)向工作面漏風(fēng),從而引起自燃;工作面所需要的風(fēng)量由風(fēng)機保證。

2 礦井瓦斯來源

我國煤礦的瓦斯災(zāi)害嚴重威脅著井下員工的生命安全,是每個煤礦的“心頭大患”。瓦斯災(zāi)害給煤礦帶來巨大的經(jīng)濟負擔和經(jīng)濟損失,有的甚至直接導(dǎo)致煤礦破產(chǎn)。僅1993年—2003年,10年時間發(fā)生了6起特大瓦斯爆炸事故。因此瓦斯災(zāi)害嚴重制約了我國煤礦的發(fā)展腳步。瓦斯的治理,需要深入分析瓦斯的來源方式,針對瓦斯的來源制定控制方案。一般的,瓦斯來源可以分為三部分。第一部分是綜采工作面采煤時涌出的瓦斯,這部分瓦斯是因為吸附在煤炭上的少部分瓦斯解吸后釋放,可以稱為落煤瓦斯。第二部分則是掘進工作面瓦斯涌出。第三部分是通過圍巖、鄰近層以及回采丟煤過程中的瓦斯涌出,稱為采空區(qū)瓦斯涌出。其中,采空區(qū)瓦斯涌出一般是煤礦瓦斯的最主要的來源,也是防治的重中之重。

3 礦井回采工作面瓦斯均壓治理

3.1 單調(diào)壓氣室-連通管均壓調(diào)節(jié)

在礦井日常密閉墻管理中發(fā)現(xiàn),與總回相通的采空區(qū)密閉墻處的瓦斯涌出表現(xiàn)明顯,其主要原因是因為密閉區(qū)兩端壓差造成,除進行通風(fēng)設(shè)施均壓外,也可以采取在該處密閉墻前構(gòu)建緩沖空間(均壓室)進行調(diào)節(jié)。單調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓系統(tǒng),在密閉區(qū)回風(fēng)側(cè)密閉墻外構(gòu)筑1道輔助密閉墻,形成由密閉墻、輔助密閉墻組成的調(diào)壓氣室,從其某點處設(shè)置1根連通管,通至密閉區(qū)上風(fēng)側(cè)風(fēng)路,在連通管上安裝調(diào)節(jié)閥門,以改變其風(fēng)阻,滿足調(diào)節(jié)需要。

3.2 瓦斯治理工藝的管理

煤礦井下瓦斯治理除工藝因素外,還包括對瓦斯的監(jiān)測與管理。從整體考慮,在進行瓦斯治理時需要遵循“監(jiān)測監(jiān)控,調(diào)控結(jié)合,側(cè)重堵放,綜合治理”的原則。首先,在開采階段的工藝設(shè)計,應(yīng)以“放”為主,保證綜采面內(nèi)瓦斯含量達到標準以下。開采結(jié)束后,應(yīng)以“堵”為主,保證瓦斯不泄露。其次,需要制定治理瓦斯的防控制度,對員工進行技術(shù)培訓(xùn)及考核,使員工能夠根據(jù)規(guī)范進行正確操作和施工。然后,需要加強瓦斯含量監(jiān)控,當某一區(qū)域出現(xiàn)異常時,能夠有快速的報警響應(yīng)。有條件的情況下,應(yīng)對瓦斯抽采設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備也進行監(jiān)控,隨時知道設(shè)備的工作狀態(tài)。最后是加強應(yīng)急演練,當瓦斯含量突然增高時,需要讓員工熟練的掌握應(yīng)急措施和逃生方式,避免人員傷亡事故。

3.3 煤礦通風(fēng)方式

煤礦的通風(fēng)需要根據(jù)進風(fēng)、回風(fēng)井的位置,選用不同的通風(fēng)方式。目前最主要的通風(fēng)方式有四種,分別是中央式、對角式、區(qū)域式以及混合式。中央式分為中央邊界式和中央并列式,中央邊界式適用于瓦斯多,而中央并列式適用于煤層瓦斯少的環(huán)境;對角式也分為分區(qū)對角式和兩翼對角式,其中兩翼對角式最適用于易發(fā)生瓦斯爆炸、火災(zāi)的礦井;區(qū)域式提供了一個獨立的回風(fēng)系統(tǒng),而混合式則適用于地質(zhì)條件苛刻的環(huán)境。前有部分煤礦對通風(fēng)方式進行了改進,采用了U+L兩進一回的通風(fēng)方式。這種通風(fēng)方式的優(yōu)勢在于把軌道巷或者皮帶巷作為了進風(fēng)通道,增強了通風(fēng)系統(tǒng)的透風(fēng)能力。使用風(fēng)流將巷道內(nèi)積聚的瓦斯進行快速的轉(zhuǎn)移和擴散,兩條巷道作為進風(fēng)巷減少了因瓦斯過多而使工作面風(fēng)量不夠的情況。對于高瓦斯綜采工作面采用偏W型通風(fēng)技術(shù),這種技術(shù)方案是在軌道和皮帶巷之間再建一條巷道作為回風(fēng)巷,回風(fēng)巷與軌道巷用煤柱隔開,以保證通風(fēng)線路互相獨立且不漏風(fēng)。W型通風(fēng)技術(shù)的原理是軌道與皮帶巷作為進風(fēng)巷,形成了一回兩進的通風(fēng)格局,風(fēng)量增加一倍,通風(fēng)能力極強,特別適用于高瓦斯含量的工作環(huán)境。

結(jié)語:礦井瓦斯治理是一個復(fù)雜而系統(tǒng)的工程,主要依靠瓦斯抽放系統(tǒng)配合通風(fēng)系統(tǒng)進行治理。進行瓦斯抽放施工時,必須遵循鉆孔和鉆場的布置原則,充分重視鉆孔、鉆場的工藝設(shè)計。

參考文獻

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