兗礦綜合機械化放頂工作麵瓦斯綜合防治技術

兗州礦區雖然均為低瓦斯礦井，瓦斯湧出量小，投產以來沒有出現過重大瓦斯02manbetx.com ，但瓦斯隱患或瓦斯湧出異常現象常有出現。如掘進工作麵進入第3煤層某些區域的底板砂岩石、尤其是褶曲的脊背部位，或進入較大斷層破碎帶時，瓦斯湧出量會突然加大（一般最大湧出量為0.25－0.5m³／min),並有時出現瓦斯嘶叫等動力現象；有的沿空掘進工作麵與采空區之間的通風均壓被破壞，采空區瓦斯湧入掘進工作麵，出現瓦斯超限現象；有的回采工作麵回風隅角出現瓦斯超限現象等。由此可見，低瓦斯礦井防治瓦斯工作亦不可忽視。
綜放工作麵產量高，工作麵瓦斯湧出量有可能增大；另外綜放工作麵采空區浮煤多，也會使采空區瓦斯湧出量增大；綜放工作麵的采高大，采出空間大，采空區大麵積頂板冒落有可能將采空區瓦斯突然擠到工作麵；兗州礦區的綜放工作麵均為無煤柱開采，工作麵與采空區之間的通風均壓狀態被破壞，有可能使采空區大量瓦斯湧入工作麵等。由以上存在的各種問題可以看出，綜放工作麵瓦斯治理是一項十分重要的工作。
1、兗礦綜放工作麵瓦斯湧出特征
我國在綜采放頂煤技術方麵的研究起步較晚，對綜放工作麵的瓦斯湧出規律的研究尚處於起步階段。正確認識綜放工作麵的瓦斯湧出規律，是尋求合理防治措施的基礎。
1.1兗州各礦瓦斯湧出特征
1.1.1瓦斯湧出量低
兗州煤田各礦大部分煤岩層掘進巷道的瓦斯湧出量都很小，當掘進工作麵風量在200m³／min左右時，煤巷掘進回風流內瓦斯濃度多在0.1%以下，瓦斯湧出量一般均小於0.3m³／min（由於瓦斯濃度往往接近或低於測量儀器的誤差，實際瓦斯量可能還要低）；岩巷掘進麵回風流內，用光學瓦斯檢定器難以測出瓦斯。
到目前為止，即使在瓦斯湧出量較高的采掘工作麵，在保證正常風流的狀況下，回風流尚未出現瓦斯超限的現象。
1.1.2瓦斯湧出量分布不均
瓦斯湧出相對較高的現象一般發生在受地質構造影響的某些地點，這些地點主要分布在：
（1）斷裂構造帶。應力集中，改變了煤層瓦斯存儲和排放的條件，因此可產生明顯的瓦斯富集或貧化現象。兗州礦區瓦斯湧出較大的地點多數分布在斷層附近。
（2）褶曲構造帶。兗州煤田為受侵蝕嚴重的褶曲，大部分範圍內瓦斯都易於逸散，但複式褶皺或緊密褶皺，蓋層封閉良好時，瓦斯相對富集。兗州礦區向斜軸部出現瓦斯稍大的現象，如東灘C4、C5向斜軸部，構造應力集中，裂隙發育，有瓦斯聚集。在向斜仰起端係煤層瓦斯流向處，當有條件保存時，瓦斯湧出量也較明顯。
（3）當岩巷接近煤層瓦斯富集區，岩層裂隙發育時。
（4）煤層產狀變化較大或裂隙密集處。
1.1.3煤岩內瓦斯湧出具有突發性
煤岩內瓦斯富集區的瓦斯湧出，係承壓遊離瓦斯，具有突發性，但總湧出量不大。當掘進巷道接近小斷層或褶曲的裂隙密集帶時，遊離瓦斯在瓦斯壓力作用下，通過裂隙迅速湧向采掘空間，形成一個瓦斯流動場。由於煤岩的滲透性和瓦斯壓力梯度不同，不同地點的瓦斯流動場差異很大，煤中大孔（＞1000A）、中孔（100－1000A）及裂隙組成了煤的滲透容積。一般這種瓦斯流動的速度與瓦斯壓力成正比，與煤岩的滲透性成反比，服從達西定律，而與采掘空間的風流狀態關係不大。當瓦斯壓力較大、流動速度較高時，可聽到裂隙內“嘶嘶”的聲音，有水時還會發出“咕咕”的聲音，有時甚至將炮眼藥卷向外推動。
研究表明，斷層帶附近沿垂直斷層的方向，瓦斯湧出量常有峰值變化，即斷層兩側一定範圍內瓦斯湧出量有低值區、高值區和正常區之別，某些巷道接近地質構造帶時瓦斯增大，進入斷層麵後瓦斯湧出量反而比較小。
1.2兗州礦區綜放工作麵瓦斯湧出狀況
1.2.1兗州3煤層各綜放麵瓦斯湧出量均較小，絕對瓦斯湧出量從0.12m³／min到2.71m³／min，一般小於1m³／min。
1.2.2除個別綜放麵外，兗州綜放麵瓦斯絕對湧出量一般小於CO₂絕對湧出量。CO₂絕對湧出量為0.65－3.46 m³／min，一般為瓦斯湧出量的2－10倍。
1.2.3在正常通風條件下，綜放麵工作空間瓦斯濃度很低，回風隅角是采煤工作麵瓦斯濃度最高的地點。回風隅角易發生瓦斯集聚甚至超限，與其風流狀況有密切關係。回風隅角是采麵後采空區平行漏風的出口，漏風中攜帶的C氏彙集於此，工作麵空間的風流不直接流向隅角，而是以渦流回流的方式流入隅角。因此，采空區瓦斯是隅角瓦斯的主要來源。
2、綜放工作麵瓦斯防治主要措施
2.1合理確定工作麵通風係統和風量
綜放工作麵的通風係統和風量的確定是工作麵瓦斯治理的基礎。選定通風係統和風量時，除考慮經濟合理外，主要是考慮瓦斯治理、自然發火防治、防塵和創造良好作業環境4個方麵的綜合平衡和現場條件許可。幾年來，兗礦綜放工作麵通風係統在一般情況下都選擇“U”型通內，風流方向為下行（煤層傾角一般2°-7°），沿空側順槽進風、實體煤側順槽回風；移動變電站設在進風順槽，輸送機設在回風順槽；工作麵風量一般為800－1200m³/min。
2.2穩定工作麵風流
穩定風流的實施辦法目前主要有以下幾方麵：
2.2.1定期測定工作麵風量。綜放工作麵風量按規定每旬至少測定1次，每次測定結果記錄在工作麵進、回風順槽設置的測風牌板上。
2.2.2永久風門和對綜放工作麵風量有明顯影響的臨時風門均安設風門閉鎖裝置，防止每組風門的2道門扇同時敞開。閉鎖風門如圖4－2－2所示。

2.2.3通車風門自動開關或設專人看管。目前現場使用的自動風門有撞杆式自動風門、壓氣自動風門、紅外線自動風門等幾種類型。
2.2.4礦井總回風和采區總回風係統的風門開關狀態實施地麵遙訊。
2.2.5溜煤眼設有防放空漏風的裝置或措施。
2.2.6及時維修損壞風門。
2.3區域均壓
區域均壓指使某一區域範圍內通風壓力大致相等。綜放工作麵區域均壓，主要是實現綜放工作麵與通過後部采空區相聯通的其他采掘工作麵及巷道之間的區域內均壓、綜放工作麵後部采空區密閉內外均壓。綜放工作麵區域均壓如圖4－2－3所示。

由圖4－2－3可以看出，調節風門以裏的岩石集中巷6和邊界岩巷7與綜放工作麵3之間沒有控製風流的設施，因此調整岩石集中巷6和邊界岩巷7中的風量，便可實現它們與綜放工作麵3之間的通風壓力大致相等，使綜放工作麵3與通過采空區相聯通的沿空掘進工作麵8之間的區域實現均壓，則綜放工作麵3後部采空區密閉內外實現均壓。岩石集中巷6和邊界岩巷7中風量取多少為宜，需實測確定。按充州礦區習慣，沿空掘進工作麵8的局部通風機處巷道中風壓與綜放工作麵回風端頭巷道風壓之差不大於20--40Pa，采空區密閉內外的風壓差亦不大於20-40Pa，即認為實現了區域均壓。
從以上均壓狀態的設立可以看出．要做好區域均壓必須做到：①保持通風係統和風量的穩定，改變通風係統或風量後，要重新測定均壓狀態；②在采空區密閉牆上安設“U”形水柱計，隨時監測采空區密閉內外風壓差，如圖4一2一4所示；③定期進行均壓狀態測定，一般每月測定1次。均壓區域涉及範圍較大時，必須繪製通風壓能圖。
2.4沿空巷道噴塗堵漏
沿空巷道噴塗堵漏是指對沿采空區邊沿掘進的巷道噴塗堵漏，目的是將采空區封閉起來，防止漏風。沿空巷道噴塗堵漏目前主要是噴射水泥砂漿，有的礦井也在試用其他噴塗材料，如噴塗聚胺脂材料。
2.5及時密閉采空區
及時密閉采空區的目的在於減少漏風。

2.6綜放工作麵的瓦斯檢查目前主要是按《煤礦安全01manbetx 》和上級有關規定執行。
綜放工作麵瓦斯監測目前主要有在工作麵回風流安設瓦斯傳感器、工作麵回風隅角懸掛瓦斯指示報警儀2種方法。瓦斯監測裝置目前隻能實現超限報警和地麵遙訊2種功能。
綜放工作麵回風流中安設瓦斯傳感器的布置示意圖如圖4－2－5所示。

在低瓦斯礦井的回采工作麵，隻需安裝傳感器T1。該傳感器的瓦斯報警濃度為1% CH4，瓦斯斷電濃度為1.5%CH4，複電濃度為小於1%CH4，其斷電範圍為工作麵及回風巷中全部非本質安全型電氣設備。
2.7處理綜放工作麵回風隅角瓦斯超限
綜放工作麵回風隅角是工作麵瓦斯濃度的最離地點，並有時出現超限現象。對回風隅角瓦斯超限的處理，目前主要是針對其產生的原因，采取以降低采空區一側通風壓力為主的措施進行處理。

123