“L”型風(fēng)帳治理上隅角氣體隱患的應(yīng)用

于 濤

（同煤集團(tuán)總調(diào)度室，山西 大同 037003）

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)觀察及分析得知，采用“U”型通風(fēng)方式的綜采工作面上隅角位置與煤壁、采空區(qū)側(cè)位置較近，且風(fēng)流較弱，局部容易形成物流狀態(tài)，造成從采空區(qū)對(duì)外涌出的瓦斯較難接受風(fēng)流引流，進(jìn)而使得瓦斯含量較高的風(fēng)流在上隅角區(qū)域進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)，并在渦流區(qū)實(shí)現(xiàn)聚集，導(dǎo)致上隅角區(qū)域瓦斯?jié)舛瘸^(guò)上限，氧氣濃度不滿足標(biāo)準(zhǔn)。如果上隅角位置產(chǎn)生滯后回柱，除此處區(qū)域形成渦流外，也會(huì)在接近切頂排位置形成微風(fēng)區(qū)，更容易形成瓦斯超限及氧氣含量低情況。對(duì)于開(kāi)采條件復(fù)雜的工作面，采取專用瓦斯抽排巷、地面鉆孔抽排瓦斯等方式往往受到開(kāi)采條件、成本等因素的制約，因此必須研究采取切實(shí)可行的方法，達(dá)到快速、有效地治理上隅角瓦斯超限及氧氣濃度偏低的問(wèn)題。

1 工作面概況

8606工作面北東為本盤(pán)區(qū)系統(tǒng)巷道，依次為14-3#層406-2盤(pán)區(qū)皮帶巷、14-3#層406-2盤(pán)區(qū)軌道巷、14-3#層406-2盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷；北西及南西均為實(shí)煤區(qū)，北西方向2606巷從14-3#層406-2盤(pán)區(qū)軌道巷往里910.18～1118.55m為8608工作面；南東為8604工作采空區(qū)；上覆為14-2#層406盤(pán)區(qū)8606工作面釆空區(qū)。

馬脊梁礦14-3#層406-2盤(pán)區(qū)8606工作面采用U型通風(fēng)，計(jì)劃風(fēng)量768m3/min，實(shí)際風(fēng)量1070m3/min，采用綜采一次采全高的工藝進(jìn)行回采。在回采到15m時(shí)頂板全部垮落，垮落后工作面上隅角瓦斯?jié)舛冉?jīng)常超限，氧氣濃度為7.0%～12.5%之間。按照集團(tuán)公司要求上隅角氧氣濃度不得低于18.5%。

2 上隅角氧氣濃度低及瓦斯超限原因分析

8606工作面與8604采空區(qū)相鄰，上覆14-2#8606采空區(qū)。8604工作面在完成回采之后，盡管及時(shí)進(jìn)行密閉、封堵等工作，但采空區(qū)中的剩余煤仍會(huì)在低溫環(huán)境下出現(xiàn)一定氧化，造成該區(qū)域出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象。隨著時(shí)間推移，采空區(qū)氣體壓力不斷提高，若壓力超過(guò)8606工作面對(duì)采空區(qū)的壓力時(shí)，氣體會(huì)經(jīng)過(guò)煤柱中的裂隙等逐步外涌。由于8606工作面回風(fēng)隅角區(qū)域?qū)儆谠摴ぷ髅骘L(fēng)流較弱、流程負(fù)壓最低的地方，因此瓦斯氣體主要聚集于此，導(dǎo)致高位置氧氣濃度嚴(yán)重下滑。

通過(guò)“U”型通風(fēng)的方式加強(qiáng)工作面通風(fēng)，使得進(jìn)風(fēng)口和回風(fēng)口受風(fēng)流壓力差影響，由進(jìn)風(fēng)口吸入風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)，而漏出的風(fēng)流會(huì)同時(shí)引走采空區(qū)內(nèi)由于低溫氧化逐漸聚集的高比例瓦斯，且含有瓦斯的空氣密度相對(duì)較小，因此隨空氣對(duì)外轉(zhuǎn)移時(shí)，上隅角區(qū)域成為采空區(qū)高濃度瓦斯外涌過(guò)程中經(jīng)過(guò)的必然之路，導(dǎo)致上隅角產(chǎn)生瓦斯積聚現(xiàn)象，并隨風(fēng)流帶入到回風(fēng)巷中，導(dǎo)致瓦斯?jié)舛仍龃蟆?/p>

3 “L”型風(fēng)障的原理分析

根據(jù)工作面實(shí)際情況分析，掘瓦斯抽排巷、地面鉆孔抽排瓦斯的方法成本高、見(jiàn)效慢，無(wú)法滿足需求。8606工作面需要采取一種簡(jiǎn)單、靈活有效的方法治理隅角氣體問(wèn)題，因此決定嘗試運(yùn)用“L”型風(fēng)障治理上隅角氣體。采用放于超前支護(hù)段位置的“L”型風(fēng)障，可以將瓦斯?jié)舛容^低的風(fēng)流引至上隅角，切實(shí)提升該區(qū)域風(fēng)流強(qiáng)度，使得上隅角及其周邊位置的瓦斯?jié)舛缺幌♂尯鸵撸嵘浇鯕鉂舛龋瑫r(shí)由于整體風(fēng)流強(qiáng)度增加，也會(huì)造成上隅角及其周邊位置風(fēng)壓提高，進(jìn)而減少采空區(qū)外涌的高濃度瓦斯進(jìn)入。

4 “L”型風(fēng)障設(shè)置方法

在回風(fēng)巷利用超前支護(hù)單體搭設(shè)風(fēng)障，風(fēng)障材料選用井下常用的風(fēng)簾布。

首先在工作面溜尾處從頂板到底板吊掛塑料網(wǎng)到尾超前20m處，在單體柱外側(cè)先掛好塑料網(wǎng)，塑料網(wǎng)掛好后再吊掛風(fēng)障。塑料網(wǎng)、風(fēng)障和頂板、單體柱捆好。首道風(fēng)障為L(zhǎng)字型中的豎列，長(zhǎng)度能夠延伸至該工作面的最末一個(gè)支架。第二道風(fēng)障和第三道風(fēng)障與首道風(fēng)障進(jìn)行垂直布置，分別距離工作面切眼13m、20m，在第二、三道風(fēng)障右側(cè)釘兩道風(fēng)門(mén)木板墻，以便行人。三道風(fēng)障通過(guò)鐵絲、頂網(wǎng)等方式緊扎牢固并完成搭接，下部位置和底板接牢固定，適當(dāng)采用木板進(jìn)行壓實(shí)，以確保風(fēng)障具有嚴(yán)密性。風(fēng)障的設(shè)置如圖1所示。

5 “L”型風(fēng)障的監(jiān)控探頭的設(shè)置

在實(shí)際情況中，上隅角處的高濃度瓦斯被稀釋，瓦斯含量下降，氧氣濃度提高，因此需重新布置監(jiān)測(cè)探頭。

（1）在回風(fēng)通道和支架向后立柱上方的切頂線布置1號(hào)探頭，對(duì)上隅角區(qū)域瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中報(bào)警濃度和斷電濃度分別為1%和1.5%，工作面及巷道內(nèi)所有非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備復(fù)電濃度為1%。

（2）在距第三道風(fēng)障10m處混合風(fēng)流處布置2號(hào)探頭，對(duì)混合風(fēng)流位置氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中報(bào)警濃度和斷電濃度分別為1%和1.5%，同時(shí)設(shè)置工作區(qū)域其他非本質(zhì)電氣設(shè)備復(fù)電濃度為1%。

在完成上述布置后，自2606巷前往工作面的風(fēng)流大多受第二道、第三道風(fēng)障阻擋后，繞經(jīng)首道風(fēng)障由上隅角處實(shí)現(xiàn)回風(fēng)；小部分漏過(guò)風(fēng)障后形成合流，并共同進(jìn)入5606巷，沿回風(fēng)道進(jìn)入回風(fēng)巷。

圖1 8606綜采工作面“L”型風(fēng)障吊掛示意圖

6 應(yīng)用情況

風(fēng)障吊掛好后，隨著工作面推進(jìn)，導(dǎo)風(fēng)障也不斷往外移。在布置使用“L”型風(fēng)障之后，經(jīng)過(guò)上隅角位置的風(fēng)量逐漸增多，風(fēng)速也得到加強(qiáng)，在上隅角區(qū)域的瓦斯?jié)舛鹊玫搅擞行У南♂尅Ｓ捎陲L(fēng)速的增加，使得上隅角處空氣壓力增加，采空區(qū)瓦斯涌出變少，瓦斯基本保持在0.3%～0.35%左右，回風(fēng)巷基本保持在0.2%～0.3%，氧氣濃度明顯增高，保持在19%～21%左右。由此可見(jiàn)，利用吊掛“L”型風(fēng)障治理上隅角瓦斯?jié)舛瘸藜把鯕鉂舛鹊偷膯?wèn)題效果顯著，同時(shí)該方法引風(fēng)方式靈活，需要的設(shè)施材料簡(jiǎn)單，且能夠在短時(shí)間內(nèi)具有明顯效果，無(wú)需單獨(dú)布置設(shè)立專項(xiàng)瓦斯抽采巷，不光可以節(jié)省相關(guān)資源，也能夠切實(shí)提升工作面施工安全性。

搭建“L”型風(fēng)障操作簡(jiǎn)單，對(duì)工作面條件要求較低，治理上隅角瓦斯超限及氧氣濃度偏低效果明顯，見(jiàn)效速度迅速，對(duì)于建設(shè)生產(chǎn)年限較長(zhǎng)、工作面可采走向距離較短、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及開(kāi)采情況復(fù)雜的礦井適用性強(qiáng)。但搭建“L”型風(fēng)障對(duì)于尾巷物料的運(yùn)輸及行人起到了一定的限制。