U型通风系统 篇1
矿井通风是瓦斯排放的一种主要方法, 国内矿井早期使用的通风系统大多为U型系统, 在实际生产过程发现回风端上隅角瓦斯浓度经常超限, 容易导致事故, 因此, 需逐渐对U型通风系统进行合理改进。本文研究的矿井工作面采用的是U+L型通风系统, 该系统主要增加了1条专用瓦斯排放尾巷, 且在专用瓦斯排放尾巷与回风巷之间采用横贯间隔连接, 这样使得上隅角瓦斯可流入到瓦斯尾巷中, 有效解决了瓦斯在上隅角集聚的问题。
1 工作面通风概况
实际工程工作面为205综采工作面, 该工作面长850 m, 宽200 m, 底板标高+400 m。综采面倾斜长壁型布置, 通风系统采用“U+L”型通风系统。具体通风线为:新鲜风流由204尾巷和胶带顺槽流入采面, 污风流由205尾巷流出, 通风系统如图1所示。
2 采空区瓦斯运移规律模拟
2.1 模拟模型的建立
建立模型时, 应考虑到顶板裂隙“三带”及邻近煤层对瓦斯浓度模拟的影响, 因此, 将模型定义为400 m×200 m×50 m的长方体。
2.2 数值模拟及结果分析
在输入模型边界条件时, 根据实际情况将冒落带孔隙率定义为0.244, 裂隙带孔隙率0.02;冒落带粘性系数104, 裂隙带粘性系数1.3e+10, 模型模拟进口风流速度1.4 m/s, 出口处压能105 Pa。输入各项模拟参数后, 得到基于U+L通风方式下的采空区瓦斯分布浓度如图2所示。z为瓦斯在矿井垂直方向的深度。
从图2可知, 在垂向10 m处代表工作面顶板, 30m处代表裂隙带, 50 m代表裂隙带中部。从图2可看出, 采空区垂向上, 顶板附近瓦斯保持较低的浓度, 随垂直高度增加, 瓦斯浓度逐渐增高, 当垂高达到30m左右时, 即进入裂隙带时, 瓦斯浓度迅速增加;当垂高达到50 m的过程中瓦斯浓度梯度变大, 浓度增加更快, 这是由于裂隙带中部裂隙发育较充分, 且连接到上下2个区域的瓦斯贡献源项及瓦斯自身升浮作用造成的。
同时通过模拟, 还得到了工作面走向、宽向的瓦斯浓度变化情况, 如图3、图4所示。其中, x为工作面走向的距离, m;y为宽度方向远离工作面的距离, m;z为垂向距离, m。
由图3、图4可得出:沿工作面走向, 随着工作面煤壁到采空区距离增加, 采空区内瓦斯浓度呈现逐步增大趋势, 但当距离达到45 m左右时, 采空区瓦斯浓度基本保持不变, 浓度仅存在轻微波动。沿采面宽向, 总体而言从进风侧到回风侧风流中瓦斯浓度逐渐增大, 瓦斯浓度最大阈值点出现在距离回风42 m左右处, 靠近上隅角处瓦斯浓度却逐渐下降, 降至4%左右。
3 结语
U型通风系统 篇2
1 采煤工作面瓦斯来源及其浓度分布规律
采煤工作面瓦斯来源有两个方面, 一是来自采煤工作面煤壁及采落的煤块;二是来自采空区。采煤工作面瓦斯浓度分布规律是:沿工作面倾斜方向从进风到回风流瓦斯浓度逐渐增大, 在中下部增加梯度较小而慢, 在工作面上部增加梯度较大而且较快;在垂直于煤壁的横断面上, 瓦斯浓度总的变化趋势是从煤壁到采空区是“高—低—高”, 但在不同生产工艺时不同断面上变化趋势不同, 工作面上隅角瓦斯浓度高于工作面其他地点, 其中上隅角上部及煤壁瓦斯浓度最高。
2 上隅角瓦斯积聚原因
2.1 采煤工作面的通风方式
一号煤矿采煤工作面采用的是U型通风方式, 此种通风方式系统简单, 便于通风管理, 对了解煤层赋存情况、掌握矿井瓦斯发展规律较为有利。
2.2 工作面上隅角的风流状态
采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空区, 风流经过工作面上端头时, 巷道突然垂直转弯, 使靠近煤壁的风速降低, 工作面上隅角局部地区出现涡流现象, 在附近出现风流循环流动现象, 使采空区和工作面的瓦斯不容易被风流带走, 从而使上隅角瓦斯容易发生积聚。
2.3 一号煤矿瓦斯涌出情况
一号煤矿瓦斯赋存极不均衡, 现开采的三盘区、六盘区局部区域煤层瓦斯含量较大, 掘进期间最大瓦斯涌出量达到9.2m3/min, 采煤工作面回采期间绝对瓦斯涌出量大于10m3/min, 最高达到25.4m3/min, 相对量达到8.5m3/t, 采煤工作面回风流瓦斯主要来源于工作面本煤层和采空区, 通过监测数据表明, 其中30%的瓦斯来自采煤工作面新暴露的煤体和割煤时的落煤;70%的瓦斯来自采空区。近几年随着矿井开采深度和强度不断增加, 瓦斯涌出量逐年增大, 截至2011年8月, 矿井瓦斯绝对涌出量达到115m3/min, 相对涌出量为8.3m3/t, 矿井绝对瓦斯涌出量的不断增大促使采煤工作面上隅角瓦斯积聚程度更为明显。
3 采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理方法
3.1 上、下隅角截堵
使用编织袋装锯末、灰渣等材料将工作面上、下隅角截堵并充填严实, 减少向采空区漏风和从采空区向上隅角涌出瓦斯。一号煤矿307综采工作面在未截堵前上隅角瓦斯涌出量为5m3/min～6m3/min, 截堵后上隅角瓦斯涌出量为2m3/min～3m3/min, 截堵效果明显。
3.2 上隅角埋管抽放
上隅角埋管抽放就是在上隅角用装锯末或灰渣编织袋垒挡风墙进行封堵后采用钢圈风筒穿过封堵墙伸进上隅角, 连接在回风顺槽的负压抽放管路上, 通过上隅角埋管抽放, 在工作面上隅角处形成一个负压区, 使该区域的瓦斯通过抽放管路被抽走 (图1) , 避免因采空区瓦斯涌出而造成上隅角瓦斯超限事故的发生。此方法配合上、下隅角截堵共同使用效果良好, 能有效降低上隅角瓦斯浓度。
3.3 工作面配风合理
根据采空区瓦斯涌出量占采煤工作面瓦斯涌出总量70%的特点, 对工作面进行合理配风, 缩短采空区的漏风带宽度, 以减少采空区瓦斯涌出量, 从而降低上隅角瓦斯浓度, 还能一定程度上降低采空区发火的几率。以一号煤矿307综采工作面为试验现场, 经过多次实践, 307高瓦斯综采面配风1100m3/min～1300m3/min为宜。
3.4 高位裂隙钻孔抽放
3.4.1 高位裂隙抽放原理分析
煤层开采后, 覆岩的裂隙及离层的分布状况将对瓦斯的流动产生很大的影响。根据分析采空区覆岩移动和瓦斯活动规律, 裂隙带是邻近层和冒落区瓦斯的主要聚集区, 有大量高浓度瓦斯, 该部分瓦斯是导致上隅角瓦斯积聚超限的根本原因。同时, 裂隙带发育充分, 是抽放瓦斯的最佳层位, 高位裂隙钻孔抽放就是通过在临近顺槽向生产工作面的采空区裂隙带施工瓦斯抽放钻孔, 并利用发育成熟的裂隙作为通道来实现对整个采空区内瓦斯的抽放。高位裂隙抽放不仅可以拉动采空区内的瓦斯, 促使瓦斯移动方向的改变, 还可以切断采空区瓦斯涌向工作面上隅角的通道, 从根本上降低上隅角瓦斯浓度。
3.4.2 高位裂隙钻孔布置参数
高位裂隙钻孔抽放方法就是在临近顺槽巷道向生产工作面施工高位裂隙钻孔抽采, 即在与本工作面回风顺槽相邻的下一个工作面进风顺槽向本工作面施工高位钻孔, 抽采生产工作面采空区裂隙带内的高浓度瓦斯。在分析研究煤层厚度、裂隙带高度、工作面顶板来压的基础上提出钻场及钻孔的布置参数。详细如下:高位裂隙抽放钻场间隔60米, 每组布置7个扇形抽放钻孔, 所有钻孔间距为1米, 钻孔深度为90～110米, 仰角为18°～21°, 保证终孔位置位于采空区裂隙带, 采用玛丽散封孔工艺, 封孔长度不小于5m。从抽放效果来看, 钻孔抽放瓦斯浓度在15%～25%之间, 部分钻孔瓦斯浓度可达到40%以上。实践证明, 实施高位裂隙抽放对治理上隅角瓦斯积聚起到了治本的作用。
4 总结
高瓦斯U型通风方式综采工作面上隅角瓦斯涌出量大是普遍存在的问题, 不仅是一个安全问题, 也直接影响着工作面的产量和效益。由于综采工作面上隅角瓦斯涌出量不是固定不变的, 它与矿井生产技术条件、通风方式、工作面地质构造等密切相关。近几年, 一号煤矿在上隅角瓦斯治理探索中形成了一套行之有效的综合治理方法, 采用上、下隅角截堵、上隅角埋管抽放、合理调节风量、高位裂隙抽放等综合治理方法相结合, 取得了良好的效果, 使得综采面上隅角瓦斯浓度控制在0.1%～0.4%, 远低于《煤矿安全规程》规定的1%, 为综采面的安全顺利回采奠定了坚实的基础。
摘要：本文详细分析了一号煤矿U型通风方式采煤面上隅角瓦斯积聚的原因及其规律, 有针对性地提出了防治工作面上隅角瓦斯积聚超限的具体措施, 对防治采煤工作面上隅角瓦斯积聚超限工作有一定参考价值。
关键词：U型通风,采煤工作面,上隅角,瓦斯积聚
参考文献
[1]张法权.夹河煤矿采煤工作面上隅角瓦斯的涌出规律及防治措施[J].煤矿安全, 2006, 04.
[2]王文为, 等.掘进工作面煤与瓦斯突出的原因及防治措施[J].煤, 2001, 10.
U型通风系统 篇3
一、通风系统必须用非燃性材料制成，其结构应坚固，连接应严密，并不得有产生气体滞留的死角;
二、电气设备应与通风系统联锁，运行前必须先通风，并应在通风量大于电气设备及其通风系统容积的5倍时，才能接通电气设备的主电源;
三、在运行中，进入电气设备及其通风系统内的气体，不应含有易燃物质或其它有害物质;
四、在电气设备及其通风系统运行中，其风压不应低于50Pa，
当风压低于50Pa时，应自动断开电气设备的主电源或发出信号;
五、通风过程排出的气体，不宜排入爆炸危险环境;当采取有效地防止火花和炽热颗粒从电气设备及其通风系统吹出的措施时，可排入2区空间：
六、对于闭路通风的正压型电气设备及其通风系统，应供给清洁气体;
七、电气设备外壳及通风系统的小门或盖子应采取联锁装置或加警告标志等安全措施;