利用纵向风幛处理回采工作面上隅角瓦斯积聚

1、. 利用纵向风幛处理回采工作面上隅角瓦斯积聚 平顶山工业职业技术学院 王新建 王永祥 李宏内容提要 通过对四矿回采工作面上隅角瓦斯治理的实践分析，提出和论述了利用纵向风幛法处理上隅角瓦斯积聚的可行性和有效性。为防治回采工作面上隅角瓦斯积聚提供了一个经济实用的方法。关键词 纵向风幛 回采工作面 上隅角 瓦斯积聚 通风状态 回采工作面上隅角瓦斯积聚和超限，是煤矿安全生产的一大事故隐患。随着矿井不断向深部开发，这一隐患对安全生产的影响越来越严重，并且严重制约着矿井的高产高效。处理回采工作面上隅角瓦斯积聚的方法有很多，本文在实践基础上，提出并论述了采用纵向风幛法处理回采工作面上隅角瓦斯积聚的有效性和可

2、行性。以期能为防治回采工作面上隅角瓦斯积聚提供一个经济、实用的方法。1 对目前常用各种处理方法的简要评述目前，处理上隅角瓦斯积聚的方法多种多样，但归纳起来可分为两大类。一类是改变回采工作面通风系统，从而改变上隅角通风状态的方法，这类方法有Y型、偏Y型、 H型、Z型、W型，下行通风等；另一类是针对国内采用比较普遍的U型通风系统特点，通过向上隅角引风、送风或抽风来改变这个部位的通风状态。这类方法常用的有风帘引风，风机或引射器送风，风机抽风等。实践证明，对处理上隅角瓦斯积聚来说，改变采面通风系统的方法是行之有效的。但是这种方法不仅在有自然发火倾向的煤层中采用时受到限制。而且由于增加了巷道的工程量和维

3、护量，对矿井的采掘接续，人力安排都有影响，还会使采区巷道系统复杂而不易管理。因此，这类方法很难普遍推广。在向上隅角引风，送风和抽风的诸方法中，挡帘法在条件适宜时，能对隅角区进行比较充分的通风。但是，如果排出的瓦斯量比较大，将会使回风流中瓦斯浓度超限而影响安全生产。用局扇、引射器送风的方法，只能适应小量的瓦斯积聚，当瓦斯积聚范围较大、浓度又较高时，由于风筒出口射流作用稀释瓦斯的能力很小，易造成瓦斯“搬家”。因此，一般说来，上面几种引风、送风的方法只能解决风排瓦斯量在3m3/min以下的工作面上隅角瓦斯积聚问题。利用风机抽排上隅角瓦斯，能够解决瓦斯量大一些的问题，但是，这种方法需要在回风巷中安设几

4、百米长，甚至上千米长的刚性风筒，给正常生产带来诸多不便，而且风筒内亦不可避免地要有较高浓度的瓦斯空气混合气体，这些气体还要通过风机，虽然风机可将电机改装在机壳外部，但风机叶片的高速旋转，难免会与机壳碰撞产生火花，这是非常不安全的。所以，这种方法也很难推广使用。2 纵向风幛法的原理回采工作上隅角瓦斯的来源，是确定处理措施的重要依据，对于U型通风系统的回采工作面，上隅角瓦斯主要来源之一是采空区。其瓦斯浓度分布状况如图1所示。图1 回采工作面风流等瓦斯浓度线的分布图隅角区的高浓度瓦斯是由于U型通风系统在采空区形成的漏风将采空区内的瓦斯带出而造成的。若能将采空区这部分瓦斯限制在采空区内，不让其涌入上隅

5、角，则会有效地避免上隅角瓦斯的积聚。纵向风幛法就是根据这一原理，控制风流不向采空区漏，使风流基本上都由回采工作面通过，从而有效地阻止采空区的瓦斯向上隅角涌出积聚，工作面煤壁和采落煤炭涌出的瓦斯，由工作面风流冲淡，上隅角由于涡流积聚的瓦斯，必要时可设置上部挡帘加以冲淡，从而控制回采工作面上隅角瓦斯的积聚，保证回采工作的正常生产。3 纵向风幛法的实践与分析3.1 纵向风幛法使用地点概况纵向风幛法处理上隅角瓦斯积聚的实践在平煤集团四矿戊819030工作面进行。该面为高档普采，工作面倾斜长140m，走向长830m，煤层厚1.4 2.1m，平均为1.8m，煤层倾角810°，平均为9.3

6、6;，上下部均已采空。工作面实行见四回一的全部垮落法管理顶板，顶底板稳定，工作面通风系统为U型后退式。在采取纵向风幛法措施前，上隅角瓦斯浓度一般为5%6%，最高时达10%。回风流中瓦斯浓度达2%，工作面经常被迫停产。先后采取了在风巷安设水力引射器向上隅角吹风和在风巷安设高压风管向上隅角吹风的措施，但瓦斯浓度下降很小，远不能达到煤矿安全规程规定的安全浓度要求。3.2 纵向风幛设置方法及分析（1）纵向风幛设置方法，就是沿回采工作面倾斜长度方向布置风幛。具体做法是：从回采工作面下端的机巷下帮开始向上挡一个纵向风幛，在工作面横断面上，风幛是沿着靠采空区一侧的第一排支柱布置。风幛的材料为人造革，风幛的顶

7、部用铁丝与顶梁上的小棍扎牢，下部与底板相接，并用木板或浮煤压牢，保证不向采空区漏风。风幛的设置程序为：放顶后设置，在放顶前拆下原设置的风幛，放完顶后，按质量要求，将风幛重新安设好。（2）纵向风幛设置长度的分析。根据风幛设置长度的不同，分别测出了隅角区的瓦斯浓度数据56组（见下表）。根据测得的数据作出散点图，从数据点的分布情况来看，既符合双曲线分布，也符合幂函数分布，所以进行这两种曲线的回归分析，得到双曲线回归方程为：1/C=0.8188-4.6096/L，其曲线如图2所示，相关系数r =0.72，幂函数回归方程为：C=41.64L-1.286+0.8，其曲线如图3所示，相关系数r =0.86。

8、所以，纵向风幛设置长度与上隅角瓦斯浓度的关系符合幂函数方程的变化规律。风幛设置长度与上隅角瓦斯浓度关系表L(m)5566881010121214141616C(%)4.84.64.74.44.23.94.03.63.73.53.43.03.23.0L(m)1818202022222424262628283030C(%)3.12.72.82.62.62.32.52.32.42.02.42.12.11.8L(m)3232343436363838404042424444C(%)1.91.61.81.61.71.41.61.31.51.31.41.21.31.1L(m)4646484850505252

9、545658606264C(%)1.21.11.21.11.01.10.91.01.00.90.91.00.80.9 （3）设置风幛后的效果。根据不同长度测得的数据（如上表），经过分析，当风幛长度为6070m时，隅角区和回风巷的瓦斯浓度基本上趋于一个稳定的值，不再降低，这就是说，再增加风幛长度，对降低瓦斯浓度无明显效果，所以确定纵向风幛的长度为60m。从上表中还可以看出，当风幛长度为60m时，回风巷瓦斯浓度已降至安全值以下，但隅角区还未降至安全浓度以下，这是由于隅角区产生的涡流造成的。所以，又在隅角区挡一个风帘，吹散隅角区的瓦斯，挡风帘后，隅角区的瓦斯浓度降至0.8%，回风巷瓦斯浓度为0.5%

10、，均满足煤矿安全规程要求，避免了因瓦斯超限而影响正常生产的现象，并且实现了月产原煤6万t的好成绩。图3 幂函数回归图4 结论利用纵向风幛防治回采工作面上隅角瓦斯积聚的方法，通过在平煤集团四矿戊819030工作面的实践，得出如下结论。（1）该方法是行之有效的，特别是对于采空区瓦斯涌出量比较大，回采工作面瓦斯绝对涌出量大于3m3/min，以及风排瓦斯不能满足需要的采面，效果更为明显。（2）该方法是单体支柱采煤工作面实现高产高效的安全措施之一。当低瓦斯工作面回采速度加大时，会造成瓦斯涌出量随之增加，引起上隅角和回风流瓦斯积聚和超限，使用此方法，可以防止瓦斯积聚和超限的发生，实现高产高效。（3）使用该方法