高瓦斯综放面上隅角瓦斯积聚的成因及治理技术

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1、高瓦斯综放面上隅角瓦斯积聚的成因及治理技术发布时间:2008-8-714:12:16祝琳，常胜秋（中煤大屯公司孔庄煤矿，江苏沛县221600）     摘要：针对孔庄矿近年来综放面上隅角瓦斯积聚的特点，探讨了上隅角瓦斯涌出的分布规律及其原因分析，介绍了采取的处理措施。     关键词：综放面；上隅角瓦斯；治理     大倾角综放工作面开采技术被誉为“厚煤层采煤方法的一次技术革命”,具有高产、高效、低耗的优势。但由于开采强度大，采面上方存在高度较大的冒落和裂隙区，使采面绝对瓦斯涌出量增大，采空区瓦斯涌出加剧，上隅角瓦斯积聚严重。孔庄矿自2000年开采以来，上

2、隅角经常处于瓦斯超限状态。尤其2002年8月份，7339面初次放顶期间上隅角瓦斯浓度达8%，回风流瓦斯浓度最高达4%，造成严重瓦斯积聚问题，制约了高产稳产高效，影响矿井安全生产。为此，努力寻求综放面上隅角瓦斯积聚的特点，探讨上隅角瓦斯涌出的规律，采取切实有效的综合防治措施是保证综放面正常安全生产的关键。     1工作面基本情况     大倾角综放工作面位于孔庄煤矿Ⅲ2采区高瓦斯区域，矿井相对涌出量为9.32m3／t，采深-770m，是大屯矿高瓦斯区域实行大倾角综放工作面开采的第一个采区，也是孔庄矿目前采深较深、瓦斯浓度最高的一个采区。工作面沿走向布置，平

3、均煤厚4.8m，煤层倾角21°~31°，上下两道采用锚网索支护，顶板为砂质泥岩，直接底板为砂质泥岩。     采煤方法：走向长壁综采放顶煤一次采全高全部垮落法采煤。采煤工艺采用一采一放，专职放煤工双轮从下向上顺序放煤，煤机在煤壁割煤一刀，放煤一次，循环进度0.6m。通风方式为“U”型通风。     2大倾角综放面上隅角瓦斯涌出特点及原因分析     （1）从进风至回风巷沿工作面倾斜方向，瓦斯浓度逐渐递增，汇聚扩散处主要是上隅角。根据采空区束管气体采集分析（见图1）：工作面是上行通风,煤层倾角大（21°~31°），又是俯采，从进风至回风巷沿工作面倾斜方向，瓦

4、斯浓度逐渐递增，在工作面进风测瓦斯浓度较低，上隅角是采空区瓦斯漏向工作面的主要出口，靠近采空区一侧风流瓦斯浓度较高，为瓦斯易于积聚部位；工作面漏风带涌出大量采空区瓦斯是上隅角瓦斯积聚的补给源；在现有“U”型通风条件下，工作面上隅角处存在长8~12m，宽3.2m，厚0.5m的瓦斯积聚带,不均匀地延伸到回风巷。上隅角瓦斯涌出量占整个工作面瓦斯涌出量的40%~55%。    图17339U型通风方式采空区风流及瓦斯浓度分布     (2)上隅角附近顶板侧瓦斯浓度较高，底板侧较低（见图2）。    图2上隅角附近某点瓦斯浓度变化规律     由于煤层倾角大，密度差

5、所引起的瓦斯浮生力与紊流脉动力作用方向相反，对顶板侧的瓦斯积聚起到促进作用。      (3)工作面上端风流为直角拐弯，上隅角处的风流易形成涡流，且风流流速较低，加之瓦斯比重轻，使采空区涌出的大量高浓度瓦斯难以进入主风流中，在上隅角附近循环运动，形成局部积聚（见图3）。    图3上隅角涡流区     （4）工作面上下两巷由于采取锚网和锚索支护，采空区顶板不易跨落，积存大量瓦斯；采空区及上、下矸石带，由于充填不严实或因为压力缘故破碎而形成裂缝漏风，由工作面风流和采空区漏风将采空区瓦斯带至上隅角。     （5）工作面采深达-770m，是孔庄矿到目前为止采深

6、最深的工作面，煤层赋存瓦斯相对较大。     3防治措施     根据综放面上隅角瓦斯积聚的特点，应根据工作面上隅角瓦斯涌出量的大小和瓦斯来源构成，并结合采区巷道布置采取“防治结合，通风为主，采煤作业组织配合”的综合防治措施。“防治结合”是预防性措施和处理性措施相结合。“通风为主”是以通风方法为主，实行预防和处理措施。     3．1合理配风     综放面瓦斯大部分来自本工作面采空区。增加风量或减少风量可以改变瓦斯在采空区的积聚条件，使由漏风风流带入工作面上隅角的瓦斯量发生变化，即在相同条件下，工作面风量增大时，采空区漏风压差增大，从采空区涌出的瓦斯量增

7、加；相反，风量减少时，从采空区涌出的瓦斯量反而减小。根据综放面的走向长度和倾斜长度大小，并结合实际，配风700~900m3/min。这样配风后，上隅角及回风流瓦斯均处于较理想的状态，能够确保安全生产。     3．2阻隔墙技术     对上、下隅角采取堵漏风措施。在端头支架以里，建立阻隔墙，阻隔墙是煤、高分子材料加水混合后，用塑料编织袋盛装码放而成。以严禁风流从两道漏进或漏出，减少采空区的漏风量，缩小漏风的宽度（见图4）。    图4阻隔墙1——挡风墙；2——采面；3，4——上、下两巷；5——采空区      工作面采空区的内部漏风主要是由上、下两巷压差造

8、成。上下两巷因支护原因在采煤过程中冒落不实，特别是采用锚网、锚索支