U型通风系统采煤工作面瓦斯超限原因及防治方法分析.ppt

单位：霍州煤电集团悦昌煤业 主讲人：杜冠云 1.1 监控系统管理规定 U型通风方式在上隅角设置甲烷传感器T0，工作面设置 甲烷传感器T1，工作面回风巷设置甲烷传感器T2. T0：报警浓度0.8%CH4；断电浓度1.2%CH4；复电浓 度0.8%CH4；断电范围：工作面及其回风巷内全部非 本质安全型电气设备。 T1：报警浓度0.8%CH4；断电浓度1.2%CH4；复电浓 度0.8%CH4；断电范围：工作面及其回风巷内全部非 本质安全型电气设备。 T2：报警浓度0.8%CH4；断电浓度0.8%CH4；复电浓 度0.8%CH4；断电范围：工作面及其回风巷内全部非 本质安全型电气设备。 采煤工作面采用串联通风时，被串工作面的进风巷 设置甲烷传感器T4。 T4：报警浓度0.5%CH4；断电浓度0.5%CH4；复 电浓度0.5%CH4；断电范围：被串采煤工作面及 其进、回风巷内全部非本质安全型电气设备。 回采工作面瓦检牌悬挂位置应符合下列要求： 进风流的瓦检牌设在进风巷内距工作面煤壁 2030m范围内。 工作面风流及上隅角的瓦检牌设在回风巷内距 工作面煤壁不大于30m的范围内。 回风巷风流瓦检牌设在回风巷内距回风巷口 2030m范围内。 回采工作面瓦斯的检查区域包括： 进风风流， 工作面风流， 回风风流， 上隅角， 下隅角， 每班检查不少于三次，每次检查结果都要详细 及时的填写在瓦检牌上，并通知现场的工作人 员。 1、采用“U”型通风方式的回采工作面上隅角悬顶 面积不得大于10m2。 2、在上隅角处要安设净化水幕，机组割煤时必 须开启。（原因瓦斯微溶于水，混入煤尘可降低 瓦斯爆炸的下限。） 3、回采工作面上隅角瓦斯浓度达到或超过0.8% 时，必须采取相应措施进行处理。禁止使用抽出 式局部通风机处理上隅角瓦斯。 4、回采工作面的通风系统必须稳定可靠，风量 必须满足要求。 2. 1、采面上隅角为采空区风流的汇合处 我国绝大多数采煤工作面均采用“U”型通风方 式。在这种通风方式下，进入工作面的风流分为 两部分，一部分沿工作面流动;另一部分进入采空 区，在采空区内部沿一定的流线的方向流动，在 工作面的后半部分，进入采空区的风流逐渐返回 工作面。若工作面后方与邻近煤层采空区或同一 煤层未隔离的巷道相通，即采空区有漏风通道， 则此风流会汇入工作面漏入采空区的风流中而流 向工作面。其采空区流线分布如图1所示。 经过长期现场观察，根据分析得知， 采面上隅角靠近煤壁和采空区侧，风流速 度很低，且该处风流直角拐弯局部处于涡 流状态(如图2所示)。这种涡流使采空区涌 出的瓦斯难以进入到主风流中，从而使高 浓度瓦斯在隅角附近循环运动而聚集在涡 流区中，形成了上隅角的瓦斯超限。如图3 所示，若工作面上隅角出现滞后回柱，除 上隅角存在的涡流区外，在靠近切顶排处 会出现微风区，采空区漏出的瓦斯在此处 积聚，更容易形成上隅角的瓦斯超限。 针对上隅角瓦斯超限的情况，通常的防 治方法有五种，即： 设置隅角临时挡风帘， 提高采面供风量， 设置采空区风幛， 安设专用抽出式风机， 安设移动瓦斯抽放泵站， 现分别进行分析。 如图4所示，当采面上隅角出现瓦斯超限时，在靠近上隅角处 挂一挡风帘，使之将工作面的风流一分为二，利用风帘引导较多的 风流流经上隅角，以稀释高浓度瓦斯。风幛可采用软质风筒布制作 ，长度一般不小于10m。 某矿340W面在生产过程中，出现了上隅角瓦斯异常 的现象，CH4和C02浓度分别达到2%和0.5%左右,于是在 上隅角附近加设了一道挡风帘。根据现场观测发现，采用 挡风帘后，上隅角的CH4和C02浓度很快降到1%和0.1%以 下;但是由于挡风帘的存在，使采煤机割煤，上隅角附近 支、回柱，上出口行人、运料受到很大的影响，往往出现 挡风帘被破坏而失去作用的现象，导致隅角瓦斯浓度又很 快升高到超限浓度以上。这样反复操作的结果，必然使上 隅角瓦斯浓度忽高忽低，极不稳定。同时，挡风帘的存在 ，增大了工作面的通风阻力，使工作面的风量降低。 因此，这种防治方法可靠性较差，效果不是很理想 ，只能作为临时性的应急措施。当采面上隅角出现较长时 间的超限时，这种方法很不可靠。 工作面风流对上隅角涡流区积聚瓦斯的驱散，主 要靠工作面风流与上隅角瓦斯积聚区间的空气的对流 和主风流的扩散作用。经过长时间的现场观察，发现 在工作面正常供风的情况下，靠有限速度的风流来驱 散上隅角涡流积聚区的高浓度瓦斯是不可能的。工作 面采用增大风量的办法，可使上隅角积聚区风流与工 作面主风流的对流作用加大，从而稀释该处的瓦斯浓 度，但是随着风量的提高，负压增大，采空区的风流 速度加大，使采空区的瓦斯流线延深，加强了风流与 采空区内的瓦斯的交换，同时风流从采空区携带出的 瓦斯量也增大，但总的来说瓦斯浓度还是有一定的下 降趋势。 根据参考资料，某矿3203工作面开采时， 3202面为相邻的上工作面，己开采完且封闭。当 采面推到与3202面联络巷位置时，由于密闭墙体 被压坏，导至3202面采空区内的高浓度瓦斯涌入 3203面，使该面隅角瓦斯浓度达到1.1%。工作面 正常配风量为1100m3/min,为稀释隅角的高浓度 瓦斯，将工作面风量提高到1500 m3/min。经测 定，隅角的瓦斯浓度降到0.8%,仅下降了0.3%。 (1)造成邻近采掘工作面的供风量下降， 影响矿井通风系统的稳定; (2)使采面风流中的粉尘浓度增加，恶化 工作面的工作环境，增大防尘工作的难度; (3)工作面风量过大容易使巷道内的风速 超过煤矿安全规程的规定，影响矿井的质 量标准化达标。 根据采面隅角瓦斯超限的原因可知， 若能减少进入采空区的风量，则可减少采 空区的瓦斯涌出量，使隅角避免出现瓦斯 超限。如图5所示，在工作面采空区一侧， 沿切顶排从工作面一出口到隅角设置风幛 ，这样就可最大限度地减少进入采空区的 漏风量。尤其是在工作面出口处，由于风 流进入工作面时在此处直射采空区，所以 应保证此区段的风幛封堵严密。 可见，这种处理方法可从根本上减少采空 区的瓦斯涌出量，但是由于风幛位于采空区边 缘，采空区落下的矸石极易将风幛破坏，造成 风幛漏风增大;同时由于风幛随着工作面向前 推进而逐渐前行，所以增大了工人的操作难度 和工作量，而在综采工作面使用这种方法更是 无法操作。（因为无法在支架后面设风障。） 因此这种方法受多种条件的制约，使用效 果不太理想，综合机械化采煤工作面则无法使 用。 如图6所示，当采煤工作面上隅角出现瓦 斯超限时，安设一专用抽出式风机，风筒入口 位于采面隅角。于是，在风筒入风口处形成一 较大负压区，工作面的主风流由于压差的作用 会增大流经上隅角的风量，以满足风机吸风量 的要求。这样，上隅角的高浓度瓦斯经流过此 处的工作面风流的稀释后进入风筒内部，经风 机排入回风巷。这种处理方式具有以下优点： (1)采面隅角的高浓度瓦斯可尽快地进入 风筒内部，经抽出式风机排入回风巷; (2)可增大隅角的风量，及时冲淡此处的 高浓度瓦斯; (3)在风机正常运转的情况下，此种方式 抽排上隅角瓦斯效果还比较明显。 但此种方法也存在以下缺点： 局部通风机安设在乏风中，且从上隅角抽 出的高浓度瓦斯从局部通风机中流过，一旦风 机失爆，易引起瓦斯煤尘爆炸事故，后果不堪 设想。 因此此种方法在焦煤集团不允许使用。 在工作面回风巷中布置一移动抽放瓦斯管路， 如图7所示。抽放管路管口始终保持伸入采空 区10-30m处，用于抽放切顶线后方采空区的 瓦斯，以减少采空区瓦斯大量涌入到上隅角， 同时在管路上设一三通，留一管口接到上隅角 内，对上隅角进行抽放，移动泵站抽放出口接 至采区回风巷，以确保管内瓦斯在与全风压风 流汇合前降到1%以下，移动泵抽放后，上隅 角瓦斯涌出大量减少，瓦斯积聚次数减少。 某矿2-504工作面，上隅角瓦斯经常处在1%- 2%之间，经使用移动式瓦斯抽放泵对上隅角 瓦斯进行抽放后，瓦斯浓度降低至0.3%左右 ，切实有效的解决了上隅角瓦斯超限问题。 利用移动式瓦斯抽放泵处理采煤工作面上隅角 瓦斯超限的办法是切实可行的。且抽放泵结构 紧凑,体积小, 有可靠的机械安全性能,还可根据 工作面瓦斯涌出量情况选型。 生产过程中改进端头支护形式，充分发挥切顶柱的作用，在支架和 端头支柱前移时，及时放顶，尽量使采空区冒实，或对采空区进行 充填，减少上隅角的面积，消除或减少瓦斯滞留的空间，从而也可 降低瓦斯积聚的机率。 根据现场实际，合理布置上隅角范围内的瓦斯测点，及时发现和掌 握动态下的瓦斯变化情况，合理调整风障的位置和角度、以及抽放 管口的位置会使该处的瓦斯浓度进一步降低，效果会更好。 对工作面风量定时进行测定，根据测风结果，分析总结工作面调节 风量与采空区瓦斯涌出量的大小的规律，及时调节工作面风量。 严格执行“瓦斯超限就是事故”的制度，发现工作面瓦斯异常涌出上 隅角瓦斯超限时，必须立即断电撤人，追查处理。 经过以上分析，结合现场的实际情况，要想治理好上隅角瓦斯 ，应遵循以下的处理原则： (1)在工作面上隅角处及时回柱，严禁出现滞后回柱现象。控制 好上隅角空顶面积，消除或减