瓦斯抽排技術治理本煤層采空區瓦斯涌出的實踐

汪東生(魯能菏澤煤電公司,山東鄆城274000)

摘　要:坤升公司的10304回采工作面、10306回采工作面、10308回采工作面在生產過程中,高濃度瓦斯經常涌出到采面回風隅角,造成回風流瓦斯濃度急劇上升,嚴重影響了回采工作面正常生產。利用瓦斯抽排風機治理本煤層采空區瓦斯涌出,取得了明顯的治理效果,保證了回

采工作面正常回采。

關鍵詞:采空區瓦斯涌出;抽排風機;治理效果

中圖分類號:TD712　　　　文獻標識碼:B　　　文章編號:1003-496X(2006)01-0013-03

　　坤升公司的10304、10306、10308回采工作面等

均為“對拉式”工作面,工作面傾斜長160~180 m,采高0.9~1.3 m,煤層傾角9°,走向長壁后退式炮

采,單體液壓柱支護;通風方式為上順槽進風,中間運煤巷輔助進風,下順槽回風,工作面回風量為650~750 m3/min。在生產過程中,采空區高濃度瓦斯經常涌出到工作面回風隅角,造成回風流瓦斯濃度急劇上升,達1.15%以上,絕對瓦斯涌出量達7.48m3/min以上,嚴重影響了采面正常生產。

1　瓦斯來源分析

在開采初期,工作面風流瓦斯濃度為0.25%0.40%,回風隅角瓦斯濃度為0.65%~0.80%,下順槽回風流瓦斯濃度為0.40%~0.55%,絕對瓦斯涌出量為2.60~4.02 m3/min。開采初期,回采工作面瓦斯濃度見表1。

　頂板初期來壓后,高濃度瓦斯大量由本煤層采空區涌向工作面回風隅角,瓦斯濃度高達3.50%~4.50%,下順槽回風流瓦斯濃度1.15%~1.30%,絕對瓦斯涌出量為7.48~9.49 m3/min,工作面上風流瓦斯濃度沒有大的變化。頂板初期來壓后,回采工作面瓦斯濃度見表2。

經分析可知,工作面回風隅角、下順槽回風流瓦斯濃度增高的原因,在于采空區高濃度瓦斯大量涌出的結果。

2　瓦斯治理方案的確定

2.1　調整風量

通常情況下,回采工作面的風量增加時,起初由于負壓的增大,采空區漏風量也隨之增大,高濃度瓦斯從采空區大量涌向工作面回風隅角,回風流瓦斯濃度急劇上升;然后,濃度開始下降,經過一段時間,回風流瓦斯濃度降到原值以下;回采工作面的風量減小時,情況相反。工作面回風流瓦斯濃度隨時間的變化見圖1。

圖1　工作面回風流瓦斯濃度隨時間的變化

2.2　優化通風方式

在工作面供風量和回采條件基本相同的情況下,回采工作面采用上順槽進風,中間巷輔助進風,下順槽回風,比采用上、下順槽進風,中間巷回風,采空區瓦斯涌出量略有減少。但考慮中間巷為運煤巷,運輸設備多,回采工作面通風方式宜采用上順槽進風,中間巷輔助進風,下順槽回風。通風方式與工作面回風流瓦斯濃度的關系見表3。

2.3　采用瓦斯抽排技術

10304、10306、10308回采工作面等高瓦斯回采工作面,在治理初期,采取了改變通風方式、
面風量等措施,但仍不能解決工作面回風隅角瓦斯積聚問題。均壓調節技術治理鄰近層采空區瓦斯涌出比較有效,治理本煤層采空區瓦斯涌出效果不明顯,為了從根本上解決瓦斯對回采工作面的威脅,采用了瓦斯抽排技術治理采空區瓦斯涌出。

(1)瓦斯抽排技術。依據礦現有的技術條件,對采空區瓦斯抽排主要采用瓦斯抽排風機和瓦斯抽放管路進行抽排,排放到采區回風巷進行瓦斯稀釋,再利用礦井負壓排至地面。回采工作面直接抽排本煤層采空區瓦斯見圖2。

圖2　回采工作面直接抽排本煤層采空區瓦斯

　　(2)瓦斯抽排風機組成及主要技術參數。瓦斯抽排風機主要用于煤礦井下含爆炸性物質(瓦斯和煤塵)環境,風機葉輪為塑料材料制成,阻燃和抗靜電;風機電機安裝在風機流道之外,消除了摩擦火花的產生和電氣火花與乏風中瓦斯接觸的機會,該機主要由YB160型隔爆電動機,外殼,前后葉輪,機座等組成。主要技術參數見表4。

表4　主要技術參數

　　(3)抽排方法。在回采工作面回風巷設置2臺瓦斯抽排風機,實現“雙瓦斯抽排風機”、“雙專用供電電源”、“自動轉換”、“自動抽排”,確保抽排工作的連續性。抽排風機前接負壓管路,吸風口固定在回采工作面回風隅角頂板位置,并裝設集風器,后接管路到采區回風巷。雙瓦斯抽排風機分風三通示意見圖3。

圖3　雙瓦斯抽排風機分風三通示意圖

　　為了確保抽排工作順利進行,還采取了以下措施:①在前接負壓管路處,設置進氣孔,調節瓦斯流量,保證通風機出風口瓦斯濃度在3%以下,混合風流瓦斯濃度在1%以下;②在抽排風機出風口及回風隅角等處設置瓦斯傳感器,及時掌握瓦斯動態;③派專職瓦斯員現場管理。

(4)抽排效果。抽排風機治理后回采工作面瓦斯濃度見表5。

表5　抽排風機治理后回采工作面瓦斯濃度

　　分析數據可知,在回采工作面開采條件、風量基本不變的情況下,抽排風機治理后,10304回采工作面回風流瓦斯濃度由1.15%下降到0.35%,絕對瓦斯涌出量下降了5.20 m3/min;10306回采工作面回風流瓦斯濃度由1.25%下降到0.42%,絕對瓦斯涌出量下降了5.98 m3/min; 10308回采工作面回風流瓦斯濃度由1.30%下降到0.48%,絕對瓦斯涌出量下降了5.99 m3/min。由此可見,瓦斯抽排技術治理本煤層采空區瓦斯涌出的效果是明顯的。

4　結　論

(1)瓦斯抽排技術能從根本上排除采空區內積聚的瓦斯,減少采空區瓦斯涌出量,消除回采工作面瓦斯積聚。

(2)抽排瓦斯風機(11 kW)的抽出風量為150m3/min,正常抽出瓦斯濃度在1.0%~2.5%之間,抽出瓦斯量為1.5~3.75 m3/min,可以通過采區回風巷風流進行瓦斯稀釋,確保混合風流瓦斯濃度在1%以下。

(3)專用抽排風機產生的負壓,克服了回采工作面的通風負壓,采空區內的瓦斯向抽排管路吸風口流動,消除了回采工作面的瓦斯積聚。(4)瓦斯抽排風機實現了“雙瓦斯抽排風機”、

“雙專用供電電源”、“自動轉換”、“自動抽排”,確保了抽排工作的連續性,保證了采空區瓦斯抽排的順利進行。

(5)使用瓦斯抽排技術后,消除了因瓦斯超限而造成的回采工作面停產,日可提高煤炭產量200 t,年增加產值1 800萬元。同時消除了由于瓦斯給生產帶來的事故隱患,具有可觀的經濟效益和社會效益。

　　作者簡介:汪東生(1970-),男,工程師,1994年畢業于中國礦業大學采礦系通風與安全專業,致力于煤礦瓦斯、通風方面的研究,發表專業論文10余篇。