综放工作面瓦斯治理技术措施

综放工作面瓦斯治理技术措施综放工作面瓦斯治理技术措施 1 1 工作面概况工作面概况 1 1 地质及开采技术条件 漳村煤矿是一座生产能力为 300 万 t a 的现代化矿井 矿井开采二叠统山西组 下部的 3 煤层 煤层赋存稳定 结构简单 为一单斜构造 煤层厚度为 6 30 7 0 m 煤层倾角 0 18 大部分地段 8 煤层埋藏深度为 136 300 m 矿井属于低瓦斯矿井 瓦斯相对涌出量 3 m3 t 绝对涌出量 12 m3 min 煤层 无自然发火现象 煤尘具有爆炸性 爆炸指数 20 41 矿井水文地质条件比较 简单 主要水源来自顶板含水层 富水性较弱 工作面正常涌水量 30 60 m3 h 工作面倾斜长 1 500 m 左右 走向长 200 m 左右 工作面回采率 93 全部采 用综采放顶煤一次采全高 顶板管理方法是全部垮落法 工作面运输巷和回风 巷均采用锚网支护 运输巷断面 4 2 m 3 2 m 回风巷断面 3 6 m 3 3 m 1 2 主要装备和回采工艺流程 工作面的主要设备配套为 mgty250 600 1 1d 型采煤机 zzp4800 17 33 型低 位放顶煤液压支架 前部运输机为 sgz764 630 型 后部运输机为 sgz830 800 型 工作面回采工艺流程 机组割煤 跟机移架 放煤 推前溜 清浮煤 工作面采用顺序单轮逐架放煤法 一刀一放 放煤步距 0 8 m 工作面作业方 式 三八制 两班生产 一班检修 1 3 工作面通风方式及配风量 最初工作面通风方式为 u 型 工作面上隅角和采空区瓦斯经常严重超限 威胁 工作面正常生产 后来工作面通风方式改用 w 型 上隅角局部瓦斯聚积地点采 用无火花型铝合金水力局部通风机 工作面配风量按 潞安环保能源股份有限 公司 一通三防 管理规定 经计算不小于 800 m3 min 2 2 u u 型通风方式综放工作面瓦斯分布特征型通风方式综放工作面瓦斯分布特征 u 型通风方式 即由一条进风巷 一条回风巷和工作面构成 开采过程中 上 隅角 工作面靠近回风道较长一段及工作面附近的采空区经常性瓦斯严重超限 工作面无法进行正常生产 漳村矿曾对综放工作面瓦斯分布特征作过详细观测 在正常回采时工作面瓦斯 沿工作面方向在不同高度上 浓度是有一些差别的 距底板越高瓦斯浓度越偏 高 工作面上隅角瓦斯最高浓度为 5 5 沿工作面方向距回风巷 30 40 m 大范 围瓦斯超限 工作面附近的采空区瓦斯也大落围超限 图 1 为 u 型通风工作面及其附近采空区横向瓦斯浓度分布的实测结果 距底板 3 0 m 高 由图 1 可以看出 工作面靠近采空区侧瓦斯浓度明显高于煤壁侧 采空区的瓦斯聚积是造成工作面瓦斯聚积的根源 图 2 为工作面上隅角与回风巷瓦斯浓度统计关系曲线 由图 2 可以看出 上隅 角瓦斯浓度明显高于回风巷 当回风巷瓦斯浓度为 0 7 时 上隅角瓦斯即达到 超限浓度 1 0 根据回风巷风量可以计算出工作面瓦斯绝对涌出量 q 800 0 7 5 6 m3 min 图 1 工作面及采空区横向瓦斯分布情况 图 2 工作面上隅角瓦斯与回风巷瓦斯浓度关系曲线 由此可以得出这种 u 型通风方式适合瓦斯绝对涌出量 5 6 m3 min 的煤层条件 而漳村煤矿综放工作面在正常回采时瓦斯绝对涌出量为 12 m3 min 相对涌出 理 3 m3 t 说明 u 型通风方式不适合现有的回采工艺及开采强度的要求 3 3 影响瓦斯浓度短时增高的其它因素影响瓦斯浓度短时增高的其它因素 工作面瓦斯绝对涌出量与回采工艺 开采强度密切相关 影响综放工作面瓦斯 浓度短时增高有以下因素 1 一般情况下 工作面初次来压和周期来压时 由于老顶大面积冒落 把采 空区瓦斯短时挤入工作面 2 放煤口超过 3 个时 作业规程 规定 2 个 瓦斯浓度明显增大 所以要 严格按作业规程操作 3 工作面片帮 冒顶时也会导致工作面瓦斯浓度短时增高 4 割煤速度突然增大 会导致采煤机附近瓦斯浓度增大甚至超限 所以要严 格按 作业规程 操作 4 4 结合治理技术措施结合治理技术措施 4 1 变 u 型通风方式为 w 型通风方式 根据以上的观测结果 经技术经济分析论证 选择在工作面靠近回风巷侧沿顶 板开设 1 条排放瓦斯巷方案 把工作面通风方式变为 w 型 瓦斯巷断面 2 8 m 3 2 m 锚网支护 瓦斯巷供风量 200 m3 min 瓦斯巷瓦斯浓度控制在 2 5 以下 通过实测 关闭水力风机测量 工作面上风巷瓦斯聚积范围明显 变小 由原来的 30 40 m 变为 8 m 以内 而且瓦斯浓度下降了 3 5 说明瓦斯 巷作用是明显的 4 2 上隅角增设强力抽排设备 经调研得知 能够抽排高浓度瓦斯的设备有 2 种 一种是 无火花型 铝合金水 力局部通风机 另一种是水力引射器 用水力引射器抽排上隅角瓦斯 因其风 量和风压较小 使上隅角瓦斯浓度时有超限现象 后来改用 无火花型 铝合金 水局部通风机抽排上隅角瓦斯 效果良好 基本杜绝了上隅角瓦斯超限现象 4 2 1 水力局部通风机的工作原理及结构形式 水力部通风机驱动采用水轮机原理 即压力水通过喷嘴 沿着切线方向射向水 轮机的水斗上 使水轮盘旋转并带动同轴另一端的轴流式叶轮旋转 并产生负 压 形成风流 水力局部通风机的结构很简单 就是将电动局部通风机的电机去掉 改装成水 轮机驱动 即在同一转轴上 一端安装水轮盘 另一端装有高效率叶轮 主轴 水轮盘及水斗是采用合金钢材料制造 叶轮和外壳采用无火化铝合金材料制造 其结构形详见图 3 图 3 水力局部通风机结构原理图 4 2 2 水力局部通风机的技术行参数 水力局部通风机的技术参数见表 1 表 1 水力局部通风机技术参数 名称参数值 风量 m3 min 1 200 500 全风压 pa 300 1 200 全压效率 45 25 转速 r min 1 2 300 2 500 工作水压 mpa 3 0 10 0 耗水量 m3 h 1 13 18 外形尺寸 mm 670 1 000 重量 包括接口 kg 120 配用风筒 mm 600 或 500 4 2 3 水力局部通风机的安装和使用 水力局部通风机即可接正压风筒 也可接负压风筒 现场可根据实际情况连接 水力局部通风机在漳村煤矿综放工作面安装方式如图 4 所示 风机的吸风口放 置在上隅角瓦斯浓度最高的地点 出风口设置在超前支护范围之前 要求出风 口周围风流通畅 无电气设备 出口周围 1 5 m 范围设置警戒 图 4 水力局部通风机抽排综放工作面上隅角瓦斯 水力局部通风机使用过程中经实测 风筒内瓦斯浓度为 2 5 风机是由铝合 金制造 重量轻 随工作面前进 移动方便 5 5 结论结论 1 工作面 u 型通风方式适合瓦