分析综采工作面的通风瓦斯管理工作

2022-09-10

在综采工作面的回采作业中,瓦斯事故的爆发源始源于数个方面,主要表现在煤层瓦斯含量偏高、地质构造连续发生改变、回采工艺及工作面通风形式等诸多方面,若要能真正消除其内潜在的风险隐患,就需结合矿井作业实况,有针对性实施管理措施,进而从根本上确保综采工作面各项工作能安全、有效推进。但当下我国通风瓦斯管理效果并不乐观,这是令人堪忧的,笔者结合过往实践经并查阅有关文献资料,对相关管理措施予以探究。

1.瓦斯管理现状分析

(1)瓦斯管理设备落后

在煤矿开采实践中,瓦斯抽排设备等是瓦斯管理期间的专用型管理设备。但现实管理实践中,很多煤矿企业瓦斯抽排设备的运行年限已久,有故障发生率高、作业效率整体偏低等不足,已难以迎合瓦斯煤矿管理工作的现实需求,瓦斯抽排、井下通风等工作效率难以取得效果,瓦斯管理工作质量难以得到切实保障。

(2)瓦斯治理技术水平偏低

当下,国内很多煤矿企业依赖大量人工劳动力开展煤矿开采作业,对开采人员的技术水平未能严加要求,也没有定期予以培训,这是造成瓦斯管理工作技术水平的主要原因之一。为真正优化煤矿综采工作面的管理效果,就需引进大量先进的技术力量,以确保瓦斯通风管理工作运行得到强大的技术支撑,获得预期效果。

(3)矿井下环境过于复杂

全面探查矿井下环境特征存在较大难度,导致通风瓦斯管理期间不能及时发现井下环境出现的改变,在井道挖掘、地下溶洞等诸多因素的作用下,会进一步增加井下环境的复杂度,势必会增加综采工作面的管理难度。在这样的工况下,难以全面洞察巷道挖掘建设可靠性和煤岩层现实状况,很可能滋生巷道挖掘存在偏差或煤岩层观察不全面等问题,均可能对瓦斯涌出过程起到促进作用,一方面会降低煤矿资源的开采效率,另一方面也将会对井下作业人员生命安全性构成威胁。

2.矿井概况

某矿井为大型高瓦斯矿井,规模为1080万t/a,矿井井田坐落在煤田东南边界,列属于国家“九五”重点建设项目。矿井开采3#煤厚度均值为6.41m,对应的埋藏深度为250～ 600m,煤层倾斜角度为2～10°,矿井瓦斯主要始源于3#煤层,在整个矿井瓦斯中涌出量所占比例约为96.5%。矿井瓦斯储量为250.01亿m³,东井区瓦斯含量均值为7.66m³/t,西井区16.5亩/t煤层对应的瓦斯压力为0.28～2.13MPa,现已知煤层透气性系数为0.0238～4.4528mm2/(MPa²·d),3#煤层顶、底板岩石的渗透率均为0～0.000262㎝²,造成煤层内瓦斯难以溢到外界,而被迫存储于煤层内。

现已知在相关机械设备协助下,本煤矿的生产能力为2500t/h,综采工作面通风瓦斯管理的中间是上隅角。

3.综采工作面通风方式探究

(1)采面通风

①尾部通风

见图1,工作面应用于五巷布设,两侧巷道都是进风巷,分别为主进风巷有两条、辅助进风巷有三条。回采期间,主进风巷风流经由工作面以后经辅助进风巷返回至盘区回风巷,采空区域各个横川伴随工作面回采作业推进而逐渐封闭。

②三进两回偏Y型通风

见图2,工作面一侧为进风侧,安设了两条进风巷,另一侧是回风侧,安置了单条进风巷、两条回风巷。回采期间,进风侧风流局部顺沿作业面流动,随即被整合至回风侧,局部进到采空区,带有采空区的瓦斯经由尾巷横川被排放至外界环境。作业面面回风侧进风巷风流的任务以冲淡、稀释回风巷瓦斯浓度为主,使稀释后的瓦斯浓度<1.0%。

(2)通风实践

①后部通风

现已知,3302综采工作于上庄风井回风巷西侧大概750m位置采用了五进两回通风形式,工作面北侧布设33021、 33025主进风巷,南侧是3023、33022、33024辅助进风巷,回风流经由工作面回风横川33022、33024巷以返回至上及采空区对应的瓦斯涌出量依次为2m³/min、4m³/min、6m³/min、 6m³/min、16m³/min。

工作面对应的总配风5000m³/min,其中33021、33025巷配风均为3150m³/min,切眼配风为3150m³/min,33022、 33023、33024巷配风均为1750m³/min。33023巷口安置一组平衡风门,调节墙被布设在33022、33024巷口,其作用是调整主、辅助进风巷风量的配置情况。

伴随作业面推进,逐步密封33022巷与采空区相衔接的横川,仅留置一个尾巷横川,于上隅角开通木垛维护回风通道,借此方式去保证回风通道运转的顺畅性,工作面回采期间未见采面瓦斯超限情况。

②三进两回偏Y型通风

3301面采用该种通风方式,作业面北侧是33011、33015巷(瓦斯涌出量为10m³/min),南侧是33013巷,33012、 33014回风巷(瓦斯涌出量为20m³/min)。

工作面总配风为8640m³/min,33011、33015巷,切眼,33013巷配风依次为配风4350m³/min、4200m³/min、 4250m³/min,伴随作业面推进过程,其仅保留一个尾巷横川;拟定作业面每推过一个33015/11间横川,就需密封该横川以内的33015正巷,于上隅角开通维护回风通道、黄调节墙安置于33012正巷通风横川以外,以上两操作的作用依次是确保回风通道畅通、33012局部风流流向内部。回采期间,应加强上隅角回风通道的维护,以减少或规避瓦斯超限的情况。

4.抽放实践

(1)预抽、抽采同步进行

伴随本煤矿作业面挖掘深度的拓展,将顺层抽放孔布设在采面两侧,由外向内钻孔间距为3.2～9.8m,钻孔D94mm,钻孔深度均值为180m,钻孔总长度约为39800m,瓦斯抽放量为645万m³,抽放率达到44.7%。

(2)采空区

对采空区实施半封闭抽放法,抽放浓度12%～17.5%,各作业面的抽放量约为5～9.8m³/min。

5.综采工作面的通风瓦斯管理经验总结

(1)工作面配风

既往有大量实践表明,工作面采空区配风量与瓦斯涌出量两者存在密切相关性。若工作面风阻值处于某一层面上,配风量持续增加,则就会造成工作面上隅角的通风负压值不断增加,瓦斯涌出量相应提高。故而,应尽量把综采工作面的风量维持在一定范畴中,对维持采空区瓦斯涌出量相对稳定性有很大现实意义。

(2)科学调整通风系统

依照皮、轨顺和临近采空区的煤柱宽度,在工作面回采前实施打帮锚索法予以加固,有益于预防工作面回采期间因煤柱裂隙发育异常而导致临近采空区的瓦斯涌至两巷,规避瓦斯异常涌现的情况。

(3)强化对上隅角瓦斯的管理

工作面的回采早期,上隅角瓦斯浓度为0.1%～0.2%。回采实践中,在多种因素的制约下,很可能造成瓦斯异常涌现。为规避以上情况,应立足于上隅角垮落状况,对上隅角予以填充,规避因上隅角瓦斯不均匀涌现而引起的上隅角探头发出报警信号的情况,力争将其控制在0.8%以下。此外,在机尾架牵拉操作结束后,为预防后溜空间被阻塞的情况,应快速钻孔后溜上,借此方式保证上隅角周边调风顺畅。

6.结束语

本矿井矿3301工作面使用了三进两回偏Y型通风形式, 3302面的通风形式以后部通风为主。通过对瓦斯实施综合管理措施,取得了良好的治理效果,保证上隅角瓦斯在生产全程均处于被调控状态,瓦斯浓度基本上处于0.4%～0.8%之间,有效应对了上隅角瓦斯异常涌现的问题,工作面日回采量达到了2.0万t,最高为2.7万t,体现出良好的经济效益与社会效益。

摘要：文章首先从设备落后、技术水平偏低及矿井下环境复杂三个方面阐述综采工作面的通风瓦斯管理实践中存在的问题,其次结合具体矿井案例,对通风瓦斯管理实践分析,并探究几点有效的管理治理措施。希望能与相关人员分享管理经验,共同优化综采工作面的通风瓦斯效果,助力于煤矿产业可持续发展进程。

关键词：综采,工作面,通风瓦斯管理,管理现状,措施探究