3- 807工作面需风量及瓦斯防治研究

陈 旋

(山西省长治经坊煤业有限公司， 山西 长治 047100)

1 前言

3-807工作面位于经坊煤业八采区，底板标高+470～+560m，工作面倾向长200m，走向长1 968m，煤层平均厚度6.3m，煤层倾角2°～6°，煤层为黑色、块状、粉末状，以亮煤为主，赋存稳定。工作面直接顶为泥岩，厚度1.28m，基本顶为砂岩，厚度6.83m；直接底为泥岩，厚度0.57m，基本底为细粒砂岩，厚度2.93m。工作面最大涌水量预计120m3/h，工作面正常涌水量预计80m3/h。工作面采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤工艺回采，采用全部垮落法控制顶板，工作面采高2.8m,放顶高度3.5m，采放比为1：1.25，底煤回收率为97%，顶煤回收率为93%，“一采一放”为一循环。

煤层无自燃倾向，工作面绝对瓦斯涌出量为15.25m3/min，吨煤瓦斯涌出量为4.9m3/t，工作面初采期间低负压瓦斯抽采浓度为2.9%，瓦斯抽采标况纯流量为1.23m3/min，高负压瓦斯抽采浓度为11.16%，瓦斯抽采标况纯流量为3.52m3/min，工作面配风量为3 000m3/min，回风巷道当日最大实测值为0.35%,工作面瓦斯抽采率为31.1%。

2 通风方式及通风路线

该工作面采用U型通风方式，上行通风。

新鲜风流：进风立井→北集中运输大巷→西二集中运输大巷→八采区运输大巷→3- 807运输巷道→3- 807综放工作面

污风流：3- 807综放工作面→3- 807回风巷道→八采区回风巷→北翼总回风巷→北翼回风立井→地面

3 工作面需风量计算

3.1 按气象条件确定需风量

Q采=60×70%×Vcf×Scf×K采高×K采面长

(1)

式中：Q采——采煤工作面需要风量，m3/min；

Scf——采煤工作面平均有效断面，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，分别取5.663m3、4.863m2；

K采高——采煤工作面采高调整系数，根据《煤矿通风能力核定标准》(AQ 1056—2008)[1]取1.2；

K采面长——采煤工作面长度调整系数，根据《煤矿通风能力核定标准》(AQ 1056—2008)取1.4；

70%——有效通风断面系数；

Vcf—— 采煤工作面风速，根据《煤矿通风能力核定标准》(AQ 1056—2008 )取1.5。

Q采=60×70%×Vcf×Scf×K采高×K采面长=

60×70%×1.5×(5.663+4.863)/2×2.8×1.2×1.4=1 559.7m3/min

3.2 按工作面瓦斯涌出量计算

Q采=100qCH4×K采涌

(2)

式中：qCH4——工作面回风流中平均瓦斯绝对涌出量；

K采涌——采煤工作面瓦斯涌出不均衡备用风量系数，取1.7。

工作面回风流中绝对瓦斯涌出量为15.25m3/min。参照3- 807工作面初采期间瓦斯抽采标况纯流量为3.52m3/min，qCH4为11.73m3/min，则Q采为1 994.1m3/min。

3.3 按采煤工作面同时作业人数计算需风量

每人供风量约为4m3/min。则Q采为

Q采>4N

(3)

式中：N——工作面同时作业最多人数,根据3- 807综放工作面劳动组织表，零点班、四点班与八点班交接班时，工作面人数最多，为80人。

则Q采=4×80=320m3/min。

3.4 按矿用防爆柴油机车需风量

Qdl=4×Ndl×(Pdl1+Pdl2)×kdl

(4)

式中：Qdl——该地点矿用防爆柴油机车尾气排放稀释需风量，m3/min；

4——单位功率供风指标，取4m3/min；

Ndl——该地点矿用防爆柴油机车的台数，防爆柴油机车台数共2台；

Pdl——该地点矿用防爆柴油机车的功率，共有2台，分别为90kW、32kW；

kdl——配风系数，该地点是用1台矿用防爆柴油机车运输时，kdl为1.0；该地点使用2台矿用防爆柴油机车运输时，kdl为0.75；该地点使用3台及以上矿用防爆柴油机车运输时，kdl为0.5。

则Qdl为732m3/min。

综上所述，采煤工作面需风量最大为1 994.1m3/min。

4 需风量检验

1) 工作面最小需风量

Qcf≥60×0.25S=

60×0.25×14.7=

220.5m3/min

(5)

2) 工作面最大需风量

Qcf≤60×4.0S=

60×4×14.7=

3 528m3/min

(6)

式中：h——采煤工作面实际采高，取2.8m；

l——采煤工作面实际宽度，取7.5m；

0.25——采煤工作面允许的最小风速，m/s；

4——采煤工作面允许的最大风速，m/s；

70%——有效通风断面系数；

S——采煤工作面有效断面积，S=l×h×70%=7.5×2.8×70%=14.7m2。

根据以上计算得出工作面的最小需风量为220.5m3/min，最大需风量为3 528m3/min，采煤工作面配风量满足要求。

5 工作面瓦斯抽采

为保证3- 807综放工作面的安全回采，现采用3种方法对工作面进行瓦斯抽采。

5.1 工作面预抽

工作面两巷掘进过程中，施工工作面瓦斯抽采管路、预抽钻孔，提前进行瓦斯抽采。在工作面回采前，当工作面瓦斯浓度达标后，才可进行后续回采工作。

根据《煤矿瓦斯抽采基本标准》(AQ 1026—2006)的规定，日产量在8 000～10 000t的工作面回采时期可解吸瓦斯含量不大于4.5m3/t。

5.2 高位钻孔抽采采空区瓦斯

高位钻孔抽采采空区瓦斯技术就是采用沿回风巷道布置钻场，在裂隙带内施工高位钻孔抽采瓦斯,抽采半径为1.5m。

在3- 807综放工作面回风巷道第一个钻孔距开切眼3m，顺着回风巷道依次布置，施工395个钻孔。运输巷道第一个钻孔距开切眼4.5m，施工397个钻孔(其中运输巷道、回风巷道各有约410m的断层带，未施工钻孔)。施工工程量具体内容见表1。

表1 施钻工程量

由于施工过程中部分钻孔到达一定深度时遇到矸石，所以钻孔施工并未完全达到设计要求。

5.3 采空区瓦斯抽采

在工作面回风巷道，每隔35m布置一个抽采钻场，第一个抽采钻场距开切眼35m，其他钻场每隔35m一个，共布置32个钻场。

3- 807运输巷道：φ325mm瓦斯管路安装工程量1 890m。

3- 807回风巷道：φ325mm瓦斯管路安装工程量1 922m；

φ426mm瓦斯管路安装工程量1 930m；

φ325mm自动监测和孔板流量计二套；

φ426mm自动监测和孔板流量计一套；

φ325mm除渣器二套；

φ426mm除渣器一套；

φ325mm变φ108mm三通73个；

φ426mm变φ108mm三通37个；

自动放水器10个。

6 瓦斯防治

6.1 工作面上隅角瓦斯防治

(1) 端尾支护工随工作面推进及时回撤端尾支柱，缩小控顶距。

(2) 端尾支护工当班每隔10 min要向上隅角喷压力水一次，确保及时冲淡瓦斯。

(3) 加强瓦斯监测，当瓦斯浓度达到0.8%时，必须切断电源，采取措施进行处理，否则，不得做其他任何工作。

6.2 工作面开切眼使用挡风帘管理措施

结合工作面瓦斯治理状况，为加强3- 807综放工作面开切眼挡风帘的安全管理，防止工作面上隅角瓦斯积聚，特制定本措施。

(1) 根据3- 807综放工作面上隅角、回风流中瓦斯浓度合理设置挡风帘，稀释采空区涌出的瓦斯，防止瓦斯积聚。

(2) 挡风帘位置设置在工作面机尾顶板完好区域内，支护有效的区域，防止设置挡风帘时掉矸伤人。

(3) 挡风帘要使用完好的风筒布，悬挂要密实牢靠，严禁撕、撤挡风帘，人员经过设置挡风帘的地点，必须及时复原状。每班设专人检查、维护，班后及时冲洗煤尘。严禁人员有意损坏挡风帘，否则将对责任者进行责任追究。

(4) 每班安排一名人员配合专职瓦检员检测工作面回风流、上隅角瓦斯浓度，以便采取有效措施设置风帘指导安全生产，做到班前、班中(割煤至机尾调头时)、班后三检测。

(5) 工作面遇到过地质构造带、瓦斯涌出量异常等特殊情况时，由班长现场管理，提高挡风帘引导风流效率。

(6) 各跟班副队长要对当班工作面通风情况、安全生产状况全面掌握，发现影响通风状况及时处理。

(7) 3- 807综放工作面风流中瓦斯浓度达到0.8%或CO2浓度超过1.5%时，必须停止工作，切断电源，查明原因，及时进行处理。

(8) 工作面出现无风、微风等异常通风状况时，跟班副队长或班组长有下达撤人的决策权及指挥权，合理组织，撤出工作面作业人员。

7 结论

采用4种方式对工作面的通风风量进行了研究，并进行了风速核验，3- 807工作面需风量为1 994.1m3/min；同时对3- 807工作面瓦斯防治进行了研究，对开切眼处挡风帘的使用进行了规范，为工作面的安全生产提供了保障。