低瓦斯矿井U型通风采煤工作面瓦斯综合治理

李文明

低瓦斯矿井U型通风采煤工作面瓦斯综合治理

李文明

(西山煤电股份公司镇城底矿，山西 古交 030203)

低瓦斯矿井U型通风采煤工作面上隅角瓦斯治理是矿井通风瓦斯管理的难点，对采煤工作面细化通风管理并采用上隅角埋管或插管抽放，可有效解决采煤工作面上隅瓦斯超限问题，对于类似的低瓦斯矿井U型通风系统的采煤工作面上隅角瓦斯治理有非常重要的借鉴意义。

低瓦斯矿井;U型通风系统;瓦斯综合治理

1 矿井及工作面概况

镇城底矿位于西山煤田的西北边缘，地处古交市西北11 km，太佳铁路、太岚铁路横贯矿区，交通便利。矿井1986年建成投产，矿井生产能力设计150万t/年，生产能力核定为190万t/年。矿区总面积22.8 km2;碳系为太原组和二迭系山西组为本区含煤地层，共含煤13层，可采煤层8层，矿井主采煤层为2.3#肥煤、8#焦煤两种。矿井保有储量为 26.9 万 t，可采储量为15 205.1万t，矿井地质构造复杂，矿井为斜井单水平开拓，+760水平为主水平，+820水平为辅助水平。矿井共有7个井口，4个进风井中的主斜井、副斜井和副立井位于井田中央，南进风井位于井田南翼;东风井、西风井和南风井分别位于井田的东翼、西翼和南翼，矿井采用分区式通风。

18302采煤工作面井下位于东二下组采区，北邻东二下组回风、轨道、皮带巷，东邻已回采结束的18306工作面，其他为未开采区。18302工作面所采煤层为8#煤层，煤层稳定，煤层整体呈单斜构造形态，由北至南倾斜，煤层厚度为4.13，工作面走向长度606～828 m，可推进长度为95+40 m，共145 m，工作面采用长壁式综合机械化采煤法，低位放顶煤工艺，割煤高度 2.3 m，放煤高度 1.83 m，采放比1∶0.79。

由于地质构造复杂，为了提高资源回收率，工作面补送轨道巷，工作面形成“两进一回”类U型通风系统，见图1。

图1 18302工作面通风系统示意图

2 18302采煤工作面瓦斯来源分析

18302采煤工作面所在的东二下组采区瓦斯相对涌出量为2.57 m3/t，属低瓦斯区域。18302采煤工作面瓦斯主要有三个方面。一部分由于采煤机割煤效率高，速度快，落煤量大，快速解吸落煤中的瓦斯，一部分由于采用轻型放顶煤技术，在放顶煤的过程中由于受压、落煤过程中释放出的瓦斯，一部分是来自采空区的围岩、预留煤柱及邻近层的瓦斯。这些瓦斯由于采煤工作面的风流流动的影响及上隅角风流涡流使积聚在上隅角，特别是切顶线以内的瓦斯不能被工作面风流带走和稀释，给采煤工作面的安全生产带来严重的安全隐患。

3 问题的提出及解决方案

在18302采煤工作面紧邻的18306工作面生产过程中，工作面上隅角瓦斯浓度经常处于3% ～5%超限状态，根据18306工作面及18302巷道掘进过程的瓦斯涌出情况，预测18302瓦斯涌出量为5～6 m3/min，单靠以往的挂风障或风机通风等管理手段，工作面上隅角瓦斯浓度不能有效控制在规定范围内，将会严重影响矿井生产和作业人员的安全。为了杜绝安全隐患，本着投资少见效快的原则，经研究决定，强化细化通风管理，通过建立移动瓦斯抽放系统，在上隅角埋管或插管进行局部瓦斯抽放来解决采煤工作面上隅角瓦斯问题。

经过设计及选型计算，抽放泵选用2BEC－42型矿用移动瓦斯抽放泵2台，最大抽气量为160 m3/min，抽放管路直径为d355 mm。

4 U型通风系统采煤工作面的细化管理

1)采煤工作面合理配风，不仅要满足作业环境和人员的需要，而且要防止采煤工作面风量太大将工作面采空区瓦斯大量带出。根据计算，工作面应配风量为820 m3/min，根据采煤工作面现场情况，18302工作面配风量为930 m3/min，轨道顺槽与中间巷自然分配风量分别为462 m3/min、468 m3/min，即可满足了工作面安全生产的需要，从而也能够降低工作面向采空区扩散的风量，减少采空区瓦斯向工作面逸散。

2)加强采煤工作面采空区风流的管理。首先加强采煤工作面轨道顺槽进风端头、皮带顺槽回风端头切顶线后采空区顶板的管理。将进风和回风端头的顶板锚杆、锚索的托盘及时拆掉，保证两端头切顶线后的顶板及时垮落，增大采空区风流的阻力;其次加强轨道顺槽的超前支护，保证有效的通风断面，以达到减少向采空区的漏风量，从而减少采煤工作面上隅角从采空区带出的瓦斯。

5 抽放系统的建立

抽放泵站和管路的布置。18302采煤工作面移动瓦斯抽放系统泵站根据现场巷道布置情况设置在18302轨道、皮带顺槽的联络巷内，在回风侧设置调节风窗，抽放泵站采用独立通风系统。2台抽放泵同向布置，并联安装，平时1台运行，1台备用，瓦斯涌出异常时，可并联运转。瓦斯抽放泵站外设置1个6 m3的循环水池，采用2台清水泵供水，并在皮带顺槽设置80 m长的管路进行散热系统。

18302工作面瓦斯抽放管负压侧从18302抽放泵站→18302皮带顺槽→18302上隅角，管路敷设长度为710 m;正压侧管路从18302抽放泵站→18302皮带顺槽→18302回风联络巷→东二下组回风巷，管路敷设长度为80 m。

6 抽放方式选择

在18302采煤工作面生产过程中，采用上隅角插管或埋管的方式进行抽放。

上隅角直接插管的方法是在靠近上隅角管路用20～30 m长、d500 mm负压风筒，通过d355/500过渡节与抽放主管路连接，将负压风筒直接插入上隅角并吊挂在顶板上，随着工作面的推进，先移动抽放负压风筒，再拆下前端一节抽放管，再接上过渡节与负风筒，如此循环;上隅角埋管的方法是在皮带顺槽每隔15 m设置1根花管，工作面最前的2根花通过安设有蝶阀的抽放支管与主管边接，下一根花管提前埋设好，在距采空区新埋花管1～2 m时，将上一根花管甩开，交替衔接，保证花管的有效使用。见图2。

7 瓦斯治理效果检验

1)当采煤工作面的风量不足820 m3/min时，达不到规程的要求，同时工作面回风流的瓦斯浓度有时超过0.5%，工作面风量达到1 000 m3/min以上时，从工作面上隅角采空区出来的风量太大，会带出大量的采空区瓦斯，同时回风流的浓度不稳定。

2)18302采煤工作面上隅角未采取抽放措施前，瓦斯浓度经常处于3%以上，当采煤机割煤时，最高达到5%。建立18302瓦斯移动抽放系统，在该工作面经过4个月的实践观察，瓦斯抽放混合量在60～70 m3/min，抽放浓度控制在1.5%以下时。在18302工作面生产初期，由于采空区范围小，工作面瓦斯涌出量在1～3 m3/min，采用上隅角直接插管进行抽放，即可解决上隅角瓦斯问题。

3)当18302采煤工作面推进超过100 m时，随着采空区范围的扩大，工作面瓦斯涌出量达到3～5 m3/min，采用上隅角直接插管不能有效解决上隅角瓦斯，改用埋管抽放，18302采煤工作面上隅角的瓦斯浓度一直控制在0.55%以下，保证了安全生产。

8 结论

1)采煤工作面的实际配风量要合理，不宜过大或过小，在满足需风量的情况下，不能太大。同时必须及时拆除轨道、皮带顺槽端头的锚杆、锚索支护的托盘。

2)低瓦斯区域的采煤工作面采用井下移动抽放系统，通过上隅角插管或埋管可有效解决上隅角瓦斯问题。18302采煤工作面采用2BEC－42型矿用移动抽放泵，选型d355 mm的800 m抽放管路，保证了瓦斯抽放系统的有效运行，抽放管路的混合量能够达到60～70 m3/min，管路管径的选择合理。

3)低瓦斯区域的采煤工作面采用上隅角埋管抽放的关键技术在埋设的花管间距以及浓度的控制，合理的花管间距可有效牵制采煤工作面采空区至上隅角风流的流向和流量，上隅角瓦斯浓度的花管间距为15 m，最佳效果为在用花管距上隅角切顶线8～10 m。同时加强抽放浓度的控制，以保证抽放工作的安全。

Gas Comprehensive Treatment of U Ventilation Coal Mining Face in Low Gas Mine

Li Wen－ming

The upper corner gas control of the U ventilation coal mining face in low gas mine is the difficulty of gas management in mine ventilation，refines ventilation management of the coal mining face and uses the upper corner laying pipe or spile drainage，can effectively solve gas over－limitation of the upper corner in the coal mining face，for the upper corner gas control of coal mining face similar U ventilation system in low gas mine has very important significance.

Low gas mine;U ventilation system;Gas comprehensive treatment

TD724

A

1672－0652(2011)10－0028－03

2011－10－08

李文明(1972—)，男，山西左云人，1996年毕业于山东矿业学院，工程师，主要从事煤矿“一通三防”管理工作(E －mail)changfulin481@163.com