煤礦U型通風采空區瓦斯綜合治理技術研究

陜西陜煤集團韓城礦業公司象山礦井 陜西 韓城 715400

1 引言

煤礦作業中，控制瓦斯濃度，是避免發生較大爆炸事故的重要手段，要能重視瓦斯綜合控制技術的運用，提升施工中的技術優勢，發揮安全控制的科學效果。

2 U型工作面瓦斯聚集原因

2.1 空隙類型導致 采動空隙和原有的空隙共同作用，氣體網絡變得復雜化，再加上U型通風的特殊性，導致了瓦斯聚集的效應十分明顯，其特殊的結構形式，共同導致了瓦斯集聚的問題。

2.2 回風隅角 回風隅角是指與煤壁較為接近的切頂位置，在該位置，可能會形成一定的回風渦流區，主要是因為上部煤體結構的支撐力不足，該位置對于局部的風速有影響，導致在渦流區的風速明顯的下降，導致局部層流，而這種情況就會導致瓦斯氣體在風速較低的回風隅角位置出現聚集顯現，導致具備的瓦斯氣體密度提升，局域范圍內的大量瓦斯氣體聚集，存在一定的安全隱患問題。而采空區一側渦流的脈沖以及風速都會趨近于零，回風隅角位置的瓦斯在風壓的作用下，導致了瓦斯漂移帶的形成，瓦斯漂移帶通常會帶有一定的附著能力，瓦斯漂移帶位置通常會導致很多問題的產生，主要是因為在通風過程中，難以消除這種附壁效應，導致瓦斯氣體的密度通常較高，不能被有效的帶走。

2.3 煤層類型 目前正在作業的煤層呈現出比較突出的特點，就是煤質太軟，花管下不進去，導致了很多問題的產生。比如回采速度難以控制，一旦速度提升，導致煤層中瓦斯量會迅速增加。囊袋封孔，不好封，孔特別容易塌孔，在密封度不足的前提下，導致了在對于瓦斯氣體的控制能力不足，不能有效的發揮煤層控制作用。空留巷的沿用，也導致了在煤層采集之后，很可能因為漏風問題，導致在隅角位置集聚瓦斯氣體。同時煤層施工過程中，一些特殊的結構位置，具備瓦斯聚集的條件，一般在錨網、錨索位置，導致空氣流通能力不足，導致瓦斯氣體在該位置聚集，因此要能及時的拆除使用完畢的結構設備。

3 U型通風采空區的瓦斯綜合治理技術

3.1 設置風帳或煤矸渣袋墻 煤矸渣袋墻可以避免風流對于采空區產生影響，而煤矸渣袋墻也常常伴隨著漏風問題，導致了漏風問題的產生，造成不良的瓦斯集聚問題，為提升漏風控制能力，可以配合風帳結構，提升對于漏風的控制，二者共同作用，保障風流不能對于采空區產生較大的影響問題。

3.2 科學利用老塘釋放瓦斯的能力 上隅角位置處的瓦斯濃度會在0.8%至1.3%間存在一定的波動，施工過程中，將煤矸渣石墻和一定范圍內的老塘形成回風系統，能提升對于上隅角位置的排風能力，需要將上隅角位置處的煤矸渣石墻拆除，使其與老塘共同作用，保障回風效果，而通常可拆除上隅角位置3m左右的煤矸渣石墻，以達到構建回風系統的能力。U型通風隅角在老塘釋放瓦斯的能力優勢的作用下，瓦斯渦流區被有效的打破釋放，在煤礦開展中，該位置的瓦斯濃度得到有效的控制，使得礦區的開采工作變得更加安全有效。

3.3 調節風門增阻 U型回采面的瓦斯聚集，通常發生在隅角位置，為了能提升對于隅角位置的瓦斯排放能力，通過調節風門阻力的方式，提升在特定位置的阻力，實現排風能力的提升，一般需要設置兩道調節通車門，可以安置在回風的分支位置上，使瓦斯改變流通的路徑方向，進入尾排巷道或者前一區段的老塘之中。

3.4 高位抽放 高位抽放是利用抽放泵，配合科學的抽放管道，實現在瓦斯密度較高的位置獲取科學的排放能力，做到在高位抽放過程中，能有效的將范圍內的瓦斯濃度控制在安全范圍內，提升實際的安全控制能力。為提升高位抽放的實際效果，應根據煤礦作業過程中，實際的瓦斯密度情況、開挖面情況等基本條件，確定實際的設置參數，實現在施工過程中，能保障具備較為突出的作業優勢。

3.5 風壓控制調整 作業過程中，在不同的施工階段，可能會存在不同的瓦斯濃度影響，為了能有效的提升瓦斯安全控制能力，應能及時的調整風壓，使風壓的調整能控制不同作業階段的通風量，達到良好的安全平衡能力。一般在老頂初次垮落之后或者在割煤的過程中，瓦斯密度會顯著的提升，這會使得施工過程中U型通風采區內的瓦斯迅速的提升，而這種跨越式的提升也必然會導致其存在的瓦斯濃度迅速提升，導致了安全問題的風險系數加大。通過及時的提升風壓，與實際的作業情況、瓦斯濃度的排放需求相匹配，能提升對于U型通風采空區內的瓦斯濃度的有效控制能力，保障瓦斯產生、瓦斯通風排放能在新的平衡中，達到采空區的安全要求。

風壓控制調整要能具備一定的及時性保障，在施工過程中，能提升瓦斯濃度增加的預判能力，有意識的做好風壓控制調整的各項準備工作，在濃度增加前，就能調整風壓控制調整系數到相應的濃度值范圍內，實現瓦斯濃度突增之后科學控制能力的提升。風量的調整是最為基礎、也是較為有效的一類手段。

4 案例分析

我國南方煤礦某工作面采用U型通風系統，具有4條巷道。其中：4215巷為進風巷，4220巷為膠帶巷兼進風巷，4216正巷為回風巷，4216副巷為專用排瓦斯巷。2013年7月，其4308工作面回風巷風量1018m3/min，專用排瓦斯巷風量1951m3/min，回風流排放瓦斯34114m3/min，抽放46127m3/min，工作面瓦斯涌出量80141m3/min。具體結構如圖1所示。從2014年2月開始，該礦區開始通過設置風帳或煤矸渣袋墻、回風隅角高位抽放以及全風壓通風等方式開展瓦斯治理工作，并獲得了良好的抽放效果。

5 結語

U型通風采空區的瓦斯治理，需要做到在技術層面上具備較為突出的應用能力，嚴格按照技術要求科學的落實。