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综放面U型通风系统四位一体的瓦斯治理技术

2019-10-09 14:54:05来源:励志吧0次阅读

综放面U型通风系统“四位一体”的瓦斯治理技术

[摘要]U型通风系统是低瓦斯矿井采煤工作面使用较普遍的一种通风系统,但是随着综采放顶煤技术在低瓦斯矿井的应用,其工艺程序完全机械化,大改善作业条件,工作面产量也大大提高,但瓦斯的涌出量也增大,其危害更加突出,根据现场生产情况,制定的四位一体全方位瓦斯治理技术,能够有效的降低工作面及上隅角的瓦斯,确保采煤工作面的安全生产,促进煤矿开采技术的发展。

[关键词]综放工作面;通风系统;四位一体;治理技术

1 概述

采煤工作面U型后退式通风系统是只有1条进风巷和1条回风巷,且进风流不经过采空区,具有巷道施工维修量小,工作面漏风小,风流稳定,风流质量好,易于管理等优点,此类通风系统在回采工作面的风量到达上隅角时,由于风流的拐弯而造成上隅角风量减少,以及采空区的漏风而带出的瓦斯积聚在上隅角,在上隅角风流形成涡流区,造成工作面上隅角瓦斯浓度大,易超限,制约采煤工作面的安全生产。由于系统本身特点,所以U型通风系统适用于低瓦斯矿井采煤工作面的通风系统布置。

目前随着采煤技术的发展,综放顶煤技术已应用到生产中,综采放顶煤法实现了落煤、放煤、支护和运输的完全机械化,同时减少了工作面的掘进量,并提高了回采工作的产量,不仅改善了工人的工作条件,而且提高了生产效益,但是随着采煤工作面产量的提高,工作面瓦斯的涌出量也增大,给采煤工作面瓦斯的防治带来新的问题。

2 综放工作面瓦斯分析

通过对综放工作面瓦斯来源的深入分析,瓦斯不仅出自揭露的煤体表面,同时,由于在开采过程中放顶区和采空区煤柱应力变化造成煤体裂隙的增多,使煤体释放的瓦斯量也随之加大,形成综放工作面的瓦斯库,其瓦斯来源是采空区内的残煤、底板煤和靠近采空区的上下煤柱,其涌出形式随着顶板周期来压而形成大的波动。

综采工作面的瓦斯分布在沿风流方向,采机、放顶煤的支架与工作面风巷之间的工作面和后溜子空间,以及工作面的上隅角的涡流区。

3 四位一体瓦斯治理技术

根据后退式U型通风系统的特点,现提出四位一体的瓦斯治理技术。四位一体治理技术是指加大工作面的风量、减小上隅角空间、吊挂便携式瓦检仪,安设风水喷雾器。四位一体治理技术是综放工作面全方位的瓦斯防治技术,能够有效地降低综放工作面的瓦斯浓度,确保综放工作面安全生产。

3.1加大工作面的风量

提供足够的风量是回采工作面安全生产的根本保证。加大工作面各点的风量是综放工作面瓦斯防治的重要途径。加大风量同时也能够减小上隅角瓦斯涡流聚积的范围。

a.调整采区的风量。通过调整采区的通风系统,提高综放工作面进风巷的风量。同时在生产过程中,加强采区通风设施的管理,缩短通过风门的时间,避免漏风大而降低综放工作面的风量。

b.保证有效的通风断面。加强工作面机尾端头支护的管理,及时回撤尾端头的支柱和清理机尾处的杂物,保证工作面前溜子和后溜子入口处的通风断面。避免因杂物堆积缩小通风断面造成通风阻力大而降低后溜子运输空间的风量。保证后溜子运输空间的有效通风断面,主要是放煤前后对支架尾梁的控制和后溜子两侧的浮煤的堆积。放顶煤后及时将支架尾梁调整到最高位置,并清理后溜子的两测浮煤,加大后溜子运输空间的有效通风断面。

c.在上隅角增设风帘。在上隅角溜子机头处设置两道挡风帘增大上隅角的风量。一道挡风帘的位置要从上隅角到工作面端头支架的前侧支柱,一道挡风帘从端头支架的后侧支柱到工作面煤壁距回风巷2~3m,两道挡风的重叠区域的长度不小于1m。吊挂质量必须平整严密,必须有效的遮挡风量。(图1所示)

图1风帘吊挂示意图

图2上隅角倒三角形状

3.2减小上隅角的空间

上隅角空间的大小直接决定上隅角的瓦斯存在情况,采煤工作面的上隅角由于工作面机头端头的支柱没有及时回撤,极易形成倒三角式的隅角,(图2所示),造成上隅角空间范围的扩大,加上瓦斯的积聚和风量小的因素,往往使得隅角瓦斯浓度超过规定的要求。在生产过程中,必须及时回撤工作面机头的支柱,加强工作面机头端头的支护管理,严禁切顶柱滞后现象的出现。减少上隅角的风流涡流区域,从而降低上隅角的瓦斯浓度。保证回采工作面在生产过程中瓦斯不超限作业。

3.3安设风水引射器

风水引射器是用8mm厚钢板,圈成圆锥形状,将缝隙对焊而成,其结构尺寸如(图3所示)。其施工技术要求为:

(1)高压风管:将4寸法兰盘和φ25mm的快速高压接头焊接,固定在4寸高压风管上,φ25mm高压软管的另一端与风水引射器的入口连接并固定。

(2)静压水管:将2寸法兰盘和φ10mm的快速高压接头焊接,固定在2寸静压水管上,φ10mm的高压水管另一端与风水引射器的入水口连接并固定。

其工作原理是利用φ25mm的高压软管将风水引射器入风口与高压风管连接,用φ10mm高压软管将风水引射器的入水管与静压水管连接,通过进入引射器的高压风将引射器的水流雾化喷射到工作面上隅角,搅乱上隅角及其后来采空区的风流涡流现象,在上隅角空间与工作面回风巷形成比较稳定的紊流状态的通道,将综合放顶煤上隅角的瓦斯带入工作面的回风巷。

风水引射器的安设技术要求:风水引射器吊挂在采煤工作面上隅角,其出口必须在距采空区切顶柱至少100~150mm距离,离顶板高度不大于300mm。随着工作面的回采,逐渐人工外移。

3.4吊挂便携式瓦检仪

通过在采煤工作面的上隅角吊挂便携式瓦通检仪,加强对上隅角的瓦斯监测,及时发现瓦斯的变化。

便携式瓦检仪的吊挂要求:必须吊挂在离顶板不大于300mm,离巷道壁不小于200mm,距切顶柱100~200mm处。必须保证瓦检仪在风水引射器出口的上方。保证瓦检仪及时有效的监测上隅角的瓦斯情况。

图3风水引射器示意图

4 四位一体瓦斯防治技术的应用效果

西山煤电股份公司下属的镇城底矿属低瓦斯矿井,矿井瓦斯涌出较高的南二采区的瓦斯相对涌出量为1.39m3/t。南二采区的22202、22206工作面的煤层为近水平,采用综合放顶煤技术开采,工作面应配风量为445,实际配风量为478m3/min。在工作面的煤层为近水平,采用综合顶煤技术开采,工作面应配风量为445,实际配风量为478m3/min。在工作面开采初期,未使用四位一体治理技术前,工作面上隅角瓦斯浓度在2.0~4.0%,严重影响采煤工作面的安全生产。采用四位一体治理技术后,风量增为525m3/min,工作面回风流瓦斯浓度控制在0.2~0.3%,上隅角瓦斯浓度控制在1.0%以下。有效地保证了采煤工作面的安全生产。

5 结论

综采放顶煤采煤工作面的四位一体治理技术是全方位瓦斯治理技术,能有效地降低上隅角的瓦斯浓度,增强U型通风系统的安全性、稳定性。从而更大程度的发挥了U型通风系统的优越性。为采煤工作面的设计提供了一个安全、有力的证据。

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