高瓦斯特厚煤层综采工作面通风系统的应用

高瓦斯特厚煤层综采工作面通风系统的应用

119104页总结1.1含煤地层质量及产出情况西曲矿开采的煤层为山西省西曲矿开采的煤矿，包括石炭系上统太原群和下统山西群。总厚度为159.79m，总磷储量为13.65m，含2008.5%。矿井核定生产能力340万t/年,可采煤层分2.3#、4#、7#、8#、9#等5层煤,其中2.3#、7#、8#、9#煤层稳定,03#、4#为不稳定煤层,9#煤层厚度稳定。矿井为低瓦斯矿井,南二盘区为高瓦斯区域,绝对涌出量2.3#煤层:1.003m3/min;4#煤层:1.053m3/min;8#煤层:1.046m3/min;9#煤层:1.09m3/min。1.21工作面分布:119104工作面为9#煤层,地面标高1115～1291m,工作面标高946～1002m,地面位于南坪山村和石炭咀村以北,地面大部分被黄土覆盖。工作面上覆8#煤18108、18107、18109采空区。工作面走向长1090m,工作面长130m,煤层厚2.2m,煤层倾角4°。煤层顶板有0.8～1.3m的泥岩伪顶、直接顶为3.5m的砂质泥岩、老顶为5.34m的细砂岩,底板为细砂岩。瓦斯相对涌出量2.39m3/t,绝对涌出量1.16m3/min;煤尘具有爆炸性,爆炸指数20.38%;煤的自然倾向为三类,自然发火期为86天。矿井通风方式采用抽出式通风,工作面采用后退式U型通风系统,工作面正巷进风、副巷回风,工作面的风量为800m3/min,19104通风系统图见图1。2工作面瓦斯排放特征19104工作面于2006年8月15日开始回采,开始回采时,工作面回风流中的瓦斯浓度在0.15%～0.3%之间,上隅角的瓦斯浓度在0.4%～0.5%之间,变化较小。当初次冒顶后工作面回风流和上隅角的瓦斯浓度趋于上升,达到0.3%～0.5%和0.9%～1.2%。从9月3日出现第一次瓦斯超限,其回风流中瓦斯浓度0.5%,上隅角瓦斯浓度达到1.5%。随着工作面的推进,19104工作面回风流和上隅角的瓦斯浓度不断增高,有时达到5%以上。通过对19104工作面瓦斯检测、观察,综合分析得出:工作面回采初期,瓦斯主要来源于本煤层,瓦斯涌出量相对较小;工作面老顶初次垮落以后,随着工作面的不断推进,瓦斯主要来源于本煤层和上覆8#煤层采空区。在工作面顶板初次跨落后,采空区和上覆8#煤层采空区连通,并随着和上覆8#煤层采空区的连通面积增大而增加。3设计上的缺陷由于预先对19104工作面瓦斯涌出量计算时,对上覆8#煤采空区瓦斯涌出量估算不足,造成通风系统设计上的缺陷;加上19104工作面已经开始回采,已经不可能改变通风系统、掘进尾巷和建立瓦斯抽放系统。在19104工作面回采过程中工作面回风流、上隅角瓦斯浓度不断升高,并经常出现瓦斯超限情况。4工作面回风措施1)上隅角瓦斯浓度达到1.5%～2.0%时,采取吊挂风障措施进行处理。在工作面配风量800～1000m3/min时,采用“L”型方法吊挂风障,使工作面风流中30%～40%的风量经过上隅角,上隅角瓦斯浓度会明显下降,由1.5%～2.0%降到0.5%～0.7%之间。采用“L”型方法吊挂风障时上隅角瓦斯变化情况,见表1。2)上隅角瓦斯浓度达到2.0%～3.0%时,采用加大工作面风量和吊挂“L”型风障以及上隅角安设水幕的措施进行处理。随着工作面的推进,工作面回风和上隅角瓦斯浓度也随之升高,工作面回风流瓦斯浓度达到0.4%,上隅角瓦斯浓度达到2.0%～3.0%。除在工作面吊挂“L”型风障外,把工作面风量由1000m3/min加大到1200m3/min,另外在工作面上隅角附近正对着采空区安设水幕。采取这些措施以后,19104工作面回风流中的瓦斯浓度由0.46%降到0.25%左右,上隅角瓦斯浓度由3.0%降到0.9%左右。采用加大工作面风量时上隅角瓦斯变化情况,见表2。3)上隅角瓦斯浓度达到3.0%～5.0%时,采用加大工作面风量。吊挂“L”型风障,上隅角安设水幕,水力引射器以及增阻降压的方法进行综合治理。当19104工作面上隅角瓦斯浓度达到5%时,此时把工作面风量控制在1200m3/min左右,在这种情况下,单纯采用增加工作面风量的办法,已经不能有效降低工作面上隅角的瓦斯浓度。随着工作面风量的增加,正负风压的增大,上隅角瓦斯浓度不降反升,此时,必须采用控制采空区瓦斯涌出和排放上隅角瓦斯的办法来消除瓦斯隐患。在19104回风措施巷道中,构筑一道增压调节风墙,提高19104工作面副巷中的风压,以达到减少19104工作面采空区瓦斯的涌出量;在19104工作面上隅角安设水幕,可以加快上隅角风流的流动速度、稀释瓦斯、降尘灭尘、消灭火源;在19104工作面上隅角安设水力引射器,通过水射流产生的动力,可以有效地排除工作面上隅角积聚的瓦斯,通过采取以上各种措施,使19104工作面上隅角的瓦斯浓度由5%下降到0.9%～1.2%左右,水力引射器等措施时上隅角瓦斯变化情况,见表3。5工作表面改变上芳树发生的安设水幕的方法1)采用“L”型风障法,可以利用风障引导一部分新鲜风流冲刷工作面上隅角,稀释、冲淡上隅角积聚的瓦斯,对上隅角瓦斯浓度在2%以下的效果较好。但存在风障维护困难、易坏、稳定性差的缺点。2)增加工作面风量的办法稳定性好,但存在工作面风速高、煤尘大、采空区瓦斯涌出量增大的安全隐患。3)在工作面上隅角安设水幕的办法,可以湿润顶底板、降低煤尘、消灭火源、加速上隅角风流的流动,存在淋湿作业人员,需要排除积水的问题,采用增加风量、安设水幕、吊挂风障的综合措施,对上隅角瓦斯浓度小于3%的问题,能够取得明显的效果。4)在工作面回风巷构筑增阻调节设施,可以提高回风巷的风压,减少采空区的瓦斯涌出量,存在增加矿井通风阻力的问题,在工作面顶板坚硬时,也可以在工作面进风侧端头吊挂风障,以减少采空区漏风。5)在工作面上隅角安设水力引射器,可以直接把上隅角积存的高浓度瓦斯,通过引射器的管路排放到全风压供风的巷道中,使用水力引射器每分钟可以排除0.8～1.2m3上隅角积存的高浓度瓦斯,采用增加风量、吊挂风障、安设水幕、安设水力引射器、增阻降压的综合措施,对处理上隅角瓦斯浓度在5%以下问题可以收到比较理想的效果。6上芳糖过滤法通过对19104工作面上隅角瓦斯积聚问题,采用不同措施治理的效果得出:在综采工作面采用“U”型通风系统,没有尾巷和抽放系统的条件下,当工作面上隅角瓦斯浓度在2%以下,采用吊挂风障法即可处理上隅角瓦斯积聚问题;当