|
封堵技术在金华山煤矿3206工作面瓦斯治理中的应用
金华山煤矿 宁文卫 许刘晓
一、概况
1、矿井概况
金华山煤矿位于铜川市红土镇，距铜川市区23公里，东西走向长5公里，南北宽约45公里，井田面积23平方公里；矿井由西安煤矿设计院设计，西北煤炭工业管理局基本建设局第二工程处于1958年7月24日正式开工建设， 1963年11月10日移交投产， 1977年确定了金华山矿改扩建方案。1987年9月底改扩建工程正式完工，生产能力由30万吨扩大至90万吨。
2、煤矿生产现状
矿井开拓方式为立井石门，多水平综合开拓，上下山分区开采。
矿井主提升为斜井皮带运输，辅助提升为副立井。矿井采煤方法为走向长壁式开采。
开采水平：矿井一水平（828水平）二水平（680水平）已采完；该矿井现开采570水平， 570水平分为东部和西部。东部为东二下山采区，现在开采的3504工作面；西部分为西一下采区，现开采3106工作面；西二下山采区，现开采3206工作面。当前主采煤层为5#煤。
3、采煤方法及采煤工艺
采煤方法： 走向长壁式采煤。
采煤工艺： 采用炮采π型梁放顶煤采煤工艺。
4、矿井通风情况
矿井通风方式采用中央并列式、通风方法为机械抽出式通风。矿井有两个进风井筒（副立井、红土主斜井），一个回风斜井。矿井总进风量4255m3/min，其中，副立井进风量2450m3/min，红土主斜井进风量1805m3/min；回风井排风量4289m3/min。矿井需要风量4114.24 m3/min，实际进风量4255m3/min，矿井有效风量3840 m3/min。风井两台主要通风机型号均为BWZ2K60——NO24型，电机型号为JRQ——158，额定功率均为380KW，风机叶片安装角350。总排风量4468 m3/min，负压2940Pa，等积孔为1.57m2。
5、矿井瓦斯情况
矿井历年瓦斯鉴定均属低瓦斯矿井。
2006年度瓦斯等级鉴定结果为：瓦斯绝对涌出量5.87 m3/min，相对涌出量4.77 m3/t；二氧化碳绝对涌出量4.69m3/min，相对涌出量2.88 m3/t。
2007年瓦斯绝对涌出量6.07m3/min，相对涌出量3.35m3/t；二氧化碳绝对涌出量5.2m3/min，相对涌出量2.88m3/t。
2008年瓦斯绝对涌出量6.19 m3/min，相对涌出量3.05 m3/t；二氧化碳绝对涌出量4.56m3/min，相对涌出量2.25 m3/t。
6、煤尘爆炸危险性、煤炭自燃倾向性
经重庆煤炭科学研究院鉴定，爆炸指数为23.61%，煤尘具有爆炸危险性。煤层自燃倾向性为III级，属不易自然煤层。
7、工作面概况
3206工作面地面位于+570水平西二下山采区，西二轨道下山西侧。南面为3204采空区，西面为3105采空区，北面为未开采区，东面为西二轨下采区隔离煤柱。上、下顺槽巷道为木腿钢梁梯形棚铁丝帮锚支护，巷道净断面为5.04m2。该工作面设计走向长度520米，倾向长度105米，可采储量310493吨。该工作面采用“U”形通风系统，进顺-工作面-回顺。
二、瓦斯治理
1、通风瓦斯情况
3206工作面采用“U”形通风系统，进顺-工作面-回顺。配风量为450m3/min。正常情况下，该工作面月生产原煤30000吨。回风流瓦斯浓度一般为0.3～0.4%，落山瓦斯浓度一般为0.5～0.6%，当该工作面推采160米时，回风流瓦斯浓度达0.5～0.65%，落山瓦斯浓度一般为0.7～0.9%，最大达0.98%。经分析工作面瓦斯涌出量2.925m3/min。
2、上隅角处瓦斯最大的原因分析
“U”型通风条件下的采空区瓦斯流动场的规律：沿工作面推进方向，从工作面向采空区深部剖面看，采空区瓦斯呈现为一个抛物线状，从进风巷向回风巷剖面看，采空区瓦斯呈现为一元一次方程直线状（在上隅角处最大）。在这种通风方式下，进入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的方向流动，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。可见，进入采空区的风流通过采空区，风流带出瓦斯，逐渐返回工作面，最后汇集于采面上隅角，所以，工作面上隅角为采空区瓦斯流入工作面的汇合处。
3、瓦斯治理
（1）煤层厚度3.60—4.30米、平均煤厚4.10米。夹矸二层，上部夹矸层厚度变化较大(0.5—0.8米)，炭质泥岩，易破碎冒落。煤层赋存受构造控制呈背向斜相间褶曲形迹。产状变化较大，倾角：6o~8o，局部受构造影响增大到10o—12o，对采煤有一定影响。预测在工作面西部背斜翼部及轴部。煤层局部变薄，节理发育以及会呈现北西延伸正断层构造，落差1.5—2.5米。煤层伪顶为0.3—0.5米的炭质泥岩，直接顶为1.5—3.8米的粉砂岩，局部相变为泥岩或砂质泥岩，老顶为黑灰色中细砂岩，较坚硬。伪底多呈0.2—0.4米的黑色泥岩，直接为3.0—3.85米黑色砂质泥岩或粉砂岩，较坚硬，稳定。
（2）巷道断面及支护：
上顺槽巷道为木腿钢梁梯形棚支护，巷道断面为5.04m2。
下顺槽巷道为木腿钢梁梯形棚支护，巷道断面为5.04m2。
工作面为π型梁支护单体支护，工作面断面为4.40m2。
（3）瓦斯治理
A、每5天对上隅角实行单一封堵：2008年12月26日至2009年元月15日，每5天对3206上隅角实行双墙袋子墙封堵一次，共三次，瓦斯浓度有所下降，瓦斯治理效果不明显，瓦斯涌出量2.29m3/min见表一
日期 12.26 12.27 12.28 12.29 12.30
封堵前 0.85%
封堵后 0.80% 0.81% 0.81% 0.82% 0.83%
日期 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
封堵前 0.83%
封堵后 0.78% 0.79% 0.80% 0.80% 0.82%
日期 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10
封堵前 0.82%
封堵后 0.75%. 0.76%. 0.76%. 0.77%. 0.78%.
B、每天对上隅角实行单一封堵：2009年2月3日至2009年2月15日，每天对3206上隅角实行双墙袋子墙封堵一次，瓦斯浓度有所下降，瓦斯治理效果有所好转，瓦斯涌出量2.58m3/min见表二
日期 2.3 2.4 2.4 2.5 2.6
封堵前 0.88% 0.89% 0.87% 0.86% 0.87%
封堵后 0.80% 0.81% 0.79% 0.77% 0.76%
日期 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11
封堵前 0.83% 0.85% 0.84% 0.82% 0.83%
封堵后 0.75% 0.79% 0.80% 0.78% 0.79%
日期 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16
封堵前 0.82% 0.81% 0.82% 0.80% 0.81%
封堵后 0.75%. 0.73%. 0.76%. 0.74%. 0.75%.
C、每5天对上、下隅角实行双向封堵：2009年2009年2月15日至2月28日，每5天对3206上、下隅角实行双墙袋子墙封堵一次，共三次，瓦斯浓度有明显下降，瓦斯治理效果明显，瓦斯涌出量2.9m3/min见表三
日期 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19
封堵前 0.9%
封堵后 0.75% 0.77% 0.79% 0.77% 0.76%
日期 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24
封堵前 0.77%
封堵后 0.65% 0.67% 0.66% 0.68% 0.70%
日期 2.25 2.26 2.27 2.28
封堵前 0.72%
封堵后 0.61%. 0.63%. 0.66%. 0.64%.
D、每5天对上、下隅角同时实行封堵：2009年2009年3月1日至3月15日，每5天对3206上、下隅角实行双墙袋子墙封堵一次，共三次，并在进风封堵的袋子墙使用密闭风障，瓦斯浓度有明显下降，瓦斯治理效果明显，瓦斯涌出量2.925m3/min见表四
日期 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
封堵前 0.9%
封堵后 0.60% 0.62% 0.63% 0.62% 0.65%
日期 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10
封堵前 0.70%
封堵后 0.53% 0.55% 0.56% 0.58% 0.60%
日期 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15
封堵前 0.65%
封堵后 0.55%. 0.55%. 0.56%. 0.58%. 0.60%
三、效果分析
低瓦斯矿井瓦斯异常区域治理瓦斯的方法很多，这里仅仅是我们瓦斯治理的一些探索，由表一、表二、表三、表四可以得出以下结论：
1、定期对采煤工作面上隅角实行单一封堵，瓦斯治理有一定效果，作用不大。
2、每天对采煤工作面上隅角实行双墙袋子墙封堵一次，瓦斯浓度有所下降，瓦斯治理效果有所好转，但工人劳动强度大，费工费时，成本高。
3、定期对采煤工作面上、下隅角实行双袋子墙封堵，瓦斯治理效果明显，在进风封堵的袋子墙前使用密闭风障，效果更佳。
四、结论
低瓦斯矿井瓦斯异常区域的采煤工作面上隅角瓦斯治理方法很多，定期对采煤工作面上、下隅角实行双袋子墙封堵，治理瓦斯效果非常明显，并在进风隅角封堵的袋子墙前配合使用密闭风障效果更佳。
|
发表评论 
