高瓦斯矿井沿空留巷Y型通风瓦斯治理技术研究

高瓦斯矿井沿空留巷Y型通风瓦斯治理技术研究

王杰1康泽宇2

华晋焦煤沙曲一矿通风科山西吕梁033300

摘要：在煤矿开采作业中，煤矿作业矿井中高含量瓦斯问题是引发煤矿事故的主要因素，也是困扰煤矿施工实施高产高效生产的一大难题。由瓦斯所引发的事故会造成严重的人员伤亡、机械受损、井巷垮塌等重大事故，造成巨大的直接性经济损失。在本文中，主要是针对Y型通风瓦斯治理方法进行深入的探究，提高瓦斯抽采率，从而解决开采空间区域内瓦斯浓度超标问题。

关键词：Y型通风方式；瓦斯治理；采空区

一直以来,煤矿矿井下高瓦斯治理成为了世界性的重点难题。随着煤层开采深度的不断加深,煤与瓦斯突出危险性、煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量都会随之增加,在煤层群首采层卸压开采时,这种现象会更加的显著。

科学技术的不断发展与创新,也推动了煤矿开采技术的革新,机械化开采加快了采煤工作的效率,同时,也带来了一定的弊端,矿井下瓦斯浓度超标以及涌出量逐年增大,瓦斯问题变得更加的棘手,成为了当前困扰煤矿高效生产的重点解决难题之一。稀释采掘空间的瓦斯浓度和减少瓦斯向采掘空间涌出是目前为止主要解决煤矿瓦斯积聚问题的技术途径。其中,最为有效的减少瓦斯涌出的主要方式就是瓦斯抽放。

针对于传统的U型通风方式而言,在实际实践中发现,对于瓦斯积聚以及上隅角瓦斯超限问题,无论是采用高抽巷、埋管抽放以及高位钻孔等手段,都无法从根本上解决此问题,给煤矿工人井下安全生产以及高效生产带来了严重的影响。

在瓦斯突出矿井中,与U型通风方式相对比,沿空留巷Y型通风方式具有显著的优势,其可以有效的解决掘进速度慢、巷道工程量大、矿井风量紧张、采掘接替、掘进头多的问题。

一、中国的煤矿瓦斯抽放技术现状

针对于我国的含煤地层来讲,很难实现具备商业化开采的经济价值程度,其主要是由于含煤地层透气性较差,并且,地面钻孔抽取的效果也不理想。通常情况下,我国煤矿瓦斯抽放技术依照我国含煤地层的特点,需要经历高透气性煤层抽放瓦斯阶段、低透气性煤层强化抽放瓦斯阶段、低透气性煤层强化抽放瓦斯阶段以及综合抽放瓦斯阶段四个经历阶段。开采技术的不断革新,煤气共采方法也需要与时俱进,转变以往传统的通风方式,向Y型通风方式进行转变。

二、Y型通风方式治理瓦斯的机理

简单来讲,在治理瓦斯超限问题中,所采用的各种通风方式效果,起到决定性的作用的主要是采场风流及瓦斯分布规律。在通风治理工作中,最行之有效的配合无煤柱开采、治理工作面瓦斯的通风系统就是二进一回Y型通风系统,但是,采场风流及瓦斯分布规律直接性的决定了该系统的治理最终效果。如图1所示,采空区瓦斯浓度的分布,主要是受到主进风流的影响,一部分风流通过回采工作面,对部分的本煤层瓦斯进行了稀释后,从而形成了瓦斯浓度在沿走向靠近采空区内部与沿倾向靠近沿空巷的瓦斯浓度较大。由此可见,采空区中的瓦斯在压差及浓度梯度的共同作用下,向沿空回风巷直接性的流入,瓦斯浓度梯度方向与流线方向基本一致。

图1Y型通风方式流线与势线示意图

三、卸压瓦斯抽采技术

针对于高瓦斯突出危险煤层来讲,其具有较低的透气性,通常情况下,是在原始煤体煤层直接性的进行抽采瓦斯消突,所实施的最终效果是抽放时间较长、钻孔布置较为集中,效果不理想。煤层与岩体中有不同的裂缝产生,与此同时,还出现了泄压、膨胀现象,透气性也随之逐渐增大,此时,就可以相应的排出卸压瓦斯,以此来有效的降低瓦斯的压力与含量,煤体随之变硬,从而有效解决煤层突出危险性问题。如图2所示,其是一张基于留巷Y型通风的邻近层卸压瓦斯抽采钻孔布置示意图。针对于保护层的开采工作面而言,其地上保护层被沿空留巷中施工的上向倾向抽采瓦斯钻孔被直接穿过,与此同时,其地下保护层被下向穿层钻孔直接穿过,此时的采动卸压角大于抽采钻孔的倾角。

图2基于留巷Y型通风的邻近层卸压瓦斯抽采钻孔布置示意图

四、工作面瓦斯治理效果分析

工作面的高瓦斯抽采能力通过运用了二进一回Y型通风系统之后,得到了有效的提高,并且,工作面常出现的瓦斯超限问题也得到了进一步的有效解决。通过从日常的实践中,我们可以看出,采空区密实程度、采煤方法以及机械化程度是影响采空区瓦斯涌出比率和漏风率的重要因素。采空区瓦斯涌出比率随着机械化程度的增高而增大,一般情况下,涌出比率在40%~50%之间,有时甚至高达60%~70%。通常情况下,漏风率也在10%-30%之间。如下,对工作面瓦斯治理效果进行了分析,具体效果如图3所示。瓦斯抽采量随着运用了Y型通风方式后,逐渐转变成为了采后抽采为主,从而有效的对瓦斯抽采率进行了提高,在实际的生产过程中,所出现的开采空间瓦斯浓度超限现象得到了实质性的解决,为煤矿工人提供一个安全、稳定的工作环境,实现了工作面连续安全高效生产,有效的实现了经济与社会效益的共同提升。

图3“Y”型通风回采工作面邻近煤层群瓦斯综合抽采效果

结论

综上所述,通过将此技术充分的应用到实际矿区生产作业中,从根本上有效的解决了上隅角瓦斯积聚超限问题,同时,留巷段的密封与密实性得到了有效的保障,对于采空区及其上、下部岩层卸压裂隙区的瓦斯通过采用采空区高抽巷和埋管相结合的方式进行抽采,逐渐的降低了绝对瓦斯的涌出量,抽采率、工作面产量得到了持续稳定的提升,从而达到了工作面安全和高效生产的目的。

参考文献：

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