矿井“U”型通风方式采煤工作面.doc

矿井“U”型通风方式采煤工作面 隅角瓦斯积聚的处理方法 一、 矿井采用“U”型通风方式采煤工作面隅角瓦斯积聚的原因 1、“U”型通风方式采煤工作面隅角瓦斯即为通过采煤工作面的风流与通过采空区风流的汇合处。 我国绝大多数矿井采煤工作面均采用“U”型通风方式。在这种通风方式下，进入采煤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。（见附图1） 若工作面尾巷出现滞后或需留设护巷，即采空区漏风至尾巷滞后段或护巷段，则在此段必然会形成循环涡流区，在靠近隅角处必然会出现微风区，因此，采空区漏人的风流难以沿工作面主回风流流向，而待留于此。（见附图2） 可见，进入采空区的风流通过在采空区内的气流交换过程，逐渐返回工作面，最后汇集于采煤工作面隅角，所以，工作面隅角为采空区瓦斯流入工作面的汇合处，从而形成了瓦斯积聚。 2、采煤工作面隅角的风流流向状态也是引起瓦斯积聚的重要原因见附图3。 经过多次现场观察，结合矿井实际情况分析得知，采煤工作面隅角靠近煤壁和采空区侧，风流速度很低，局部处与涡流状态如图3所示。这种涡流使采空区涌出的瓦斯难以进入到工作面主回风流中，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，形成了隅角的瓦斯超限。如图3所示，若工作面隅角出现尾巷滞后或需留设护巷，除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，积易形成隅角的瓦斯超限。 二、对四种防治隅角瓦斯积聚方法的分析 结合矿井的实际需要，以及相关资料的整理分析，针对隅角瓦斯积聚的情况，通常的防治方法有四种，即设置隅角临时挡风帘、提高采面供风量、设置采空区风嶂、安设专用抽出式风机。现分别进行分析 1、设置隅角临时挡风帘 如图4所示，当采面隅角出现瓦斯积聚时，在靠近隅角处挂一挡风帘，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隅角，以稀释高浓度瓦斯。风嶂可采用软质风筒布制作，长度根据现场实际情况而定。 我矿2606区一采面在生产过程中，就出现了隅角瓦斯异常的现象，CH4和C02浓度分别达到2和5以上，于是在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，隅角的CH4和C02浓度很快降到1以下；但是基于挡风帘的存在，使采煤工作面隅角附近支柱、上安全出口行人、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，一旦被破环，很快又导致隅角瓦斯浓度很快升高到超限浓度以上。这样反复操作的结果，必然会使隅角瓦斯浓度忽高忽低，极不稳定，形成了安全生产的一大隐患。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，效果不是恨理想，只能作为临时性的应急措施。一旦采煤工作面隅角出现较长时间的瓦斯积聚时，这种方法很不可靠。 2、提高采煤工作面风量 工作面风流对隅角循环涡流区积聚瓦斯的驱散，主要靠工作面风流与隅角瓦斯积聚区间的空气的对流和主风流的扩散作用。经过多次现场观察，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隅角循环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，虽然可使隅角积聚区风流与工作面主风流的对流作用加大，但是随着风量的提高，负压增大，采空区的风流速度相应地也会加大，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。若采空区内存在其它漏风通道，则更会增大此漏风量。 总之，若增大采面风量，会使风流携带出的瓦斯量增大。 由此可见，单靠增大采煤工作面风量的办法难以有效地处理上隅角积聚的瓦斯。同时，风量过大又具有以下缺点 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。 3、设置采空区风樟 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，则就进一步减少了采空区漏出的瓦斯涌出量，使隅角避免出现瓦斯积聚.如图5所示，在工作面采空区一侧，沿切顶排从工作面下安全出口到上隅角设置风嶂，这样就可最大限度地减少进入采空区的漏风量。尤其在工作面的下安全出口处，工作面进风流进入工作面时在此处自射采空区，所以应保证此区段的风嶂封堵严密。 由此可见，这种处理方法可从根本上减少进入采空区的风量，降低采空区瓦斯涌出量，但是该风嶂位于工作面切顶排（即采空区边缘），采空区落下的研石或顶板来压时极易将风嶂破坏，造成风嶂漏风增大；同时由于风嶂随着工作面的向前推进而逐渐前移，所以增大了工人的操作难度和工作量。 因此，这种方法受多种条件的制约，使用效果不太理想。 4、安设专用抽出式风机 如图6所示，当采煤工作面隅角出现瓦斯积聚时，安设一台专用抽出式风机，风筒入口位于工作面上隅角。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隅角的风量，以满足风机吸风量的要求。这样，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工作面隅角的高浓度瓦斯可尽快进入风筒内部经抽出式风机排出进入回风巷中； 2可增大隅角的风量，及时冲淡此处的高浓度瓦斯； 3由于风筒体积小，占用空间小，可最大可能地降低工作面生产造成的影响； 4在风机正常运转的情况下，此种方式抽排隅角瓦斯是一个安全可靠的治理过程。 3、 建议性结论 经过以上分析，结合矿井现场的实际生产情况，一旦工作面隅角出现瓦斯积聚的情况时，应遵循以下的处理原则 1作为应急性的措施，立即设置采面隅角挡风帘；并尽快安设专用抽出式风机，以替换挡风帘，达到更安全可靠的治理效果。 2对与该工作面相关的所有封闭采空区的密闭进行排查，封堵漏风。 3工作面隅角及时回柱或对尾巷进行及时回收，严禁出现滞后现象。 4若因现场主、客观原因造成采空区漏风过大，则应在相应的漏风区域靠近采空区侧沿切顶排敷设一趟风嶂，保证严密不漏风。 7