高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理技术研究

高瓦斯矿井 U型通风工作面瓦斯治理技术研究

黄志国

云南东源镇雄煤业有限公司 云南省昭通市 657200

摘要：目前，我国社会经济发展进入新的阶段，各个行业关于安全管理的要求越来越高，在安全管理中用到的技术方法也越来越先进。在以煤矿为代表的矿物开采生产行业中，瓦斯治理始终是保证安全生产的关键所在。而高瓦斯矿井中的瓦斯治理受到复杂环境的影响，面临着诸多挑战。目前，我国煤矿生产行业在高瓦斯矿井瓦斯治理方面，通常会采用Ｕ型通风结构来处理工作面瓦斯问题。但是，受到现场复杂环境以及生产活动的影响，在Ｕ型通风工作面的瓦斯治理方面依然存在一些风险。因此，有必要结合实际环境及生产工艺，对高瓦斯矿井Ｕ型通风工作面的瓦斯治理技术及方法进行优化和创新，以进一步提高治理效果，保证生产安全。

关键词：高瓦斯矿井；U型；通风工作面；瓦斯治理技术

引言

《煤矿安全条例》第153条规定，进入和返回采矿区的风不应通过采矿区或扩展区，但采矿工作区采用三对二、三对一、四对二和二对一的部分u型多通道通风系统。 工作面的浪漫部分通过采空区进入后巷横河，排出大量的气体，大大增加了工作区的瓦斯涌出量，供气量增加，采空区存在通风风险。 同时，沿街横川的瓦斯浓度普遍较高，难以控制，合并作业中存在着瓦斯安全隐患。因此，在回收工作计划中有效防止" u "型通风条件下超出上限气体尤为重要。

1.U型通风工作面的煤矿瓦斯治理意义

甲烷是矿井气体的一个特定组成部分，因此很可能引起爆炸事故。根据有关调查，大约41%的采矿事故是煤矿瓦斯爆炸造成的。因为矿井瓦斯爆炸会产生大量热量，可能对生产设备和生产者造成巨大损害，爆炸还可能产生巨大的冲击波，对生产设备和人员产生重大影响，并可能产生煤尘爆炸，从而增加爆炸强度。地雷气体爆炸产生有毒气体，使工作人员窒息。煤矿瓦斯爆炸极为危险，对煤炭生产者的生命和财产构成严重威胁。在此基础上，有必要加强对煤矿瓦斯的管理。随着现代社会的深入发展，煤炭需求不断增加，煤炭开采量不断增加，致使煤炭储量中的煤炭含量增加，使得煤炭瓦斯管理更加困难。此外，由于某些地区的地质复杂性、缺乏科学和技术以及缺乏有效的采矿安全管理措施，这些因素可能导致煤矿发生瓦斯爆炸事故，因此必须加强瓦斯管理工作。对煤矿瓦斯进行科学管理有助于防止瓦斯事故，并确保工作人员的生命和财产安全。煤矿瓦斯管理不应仅仅是理论上的，而应有机地与煤矿的具体情况结合起来，只有适合煤矿的管理方法能实现有效管理煤矿瓦斯的目标。事实上，煤矿瓦斯管理是一项更系统的工作，需要较高的劳动强度和工作人员全面的专业技能，需要不断监测煤矿瓦斯管理，以确保煤矿瓦斯浓度合理，煤矿开采顺利进行。

2. U型通风工作面瓦斯治理技术

2.1钻孔护孔技术优化

考虑到煤层坚固性较差，无法采用传统的退钻后下筛管护孔技术，因此煤矿单位在地面进行了压风钻进和钻杆内下筛管的模拟实验。首先，针对成孔孔径，选择差异较小的管材，在管材内部填充本煤层常见的煤屑，作为实验煤层，长度为150m左右。然后，在模拟煤层各个位置装上压力变送器，对相应位置压力进行监测，并采集记录相关数据。另外，在模拟煤层中某一段使用玻璃管材代替，然后在该段外部安装监控摄像设备，目的在于实时记录压缩空气携带管材内部煤屑的运动情况。最后，模拟实际钻进过程，并同步进行钻杆内下筛管实验。经过该实验，发现这种技术优化思路具有较好的可行性。然后，技术人员在工作面现场通过改变筛管材质、规格等方式，开展了多次进一步实验。实验结果表明，当选用直径为32mm的PVC筛管,并且在退钻后马上下放管材时,下放深度可以达到理想的205m，进而达到全孔段护孔的目的。

2.2高层钻孔抽采

根据o形环理论和以往的经验，上层板的高层钻孔一般布置在断裂区，整体范围为5 ~ 8倍，工作面的平均开采高度为4.26m， 并且首先在21.3m至34.1m的范围内对工作面的断裂带进行了判断。根据邻近矿址的经验，邻近矿址煤层的平均厚度约为4.69m，开采高度大于5m，在对开采效果进行验证后，得出了最佳位置。为了研究工作平面上高层钻孔的最佳层，将首先实施两个高层钻场，以便在复工初期进行试验。每个射孔区都有8个射孔。为了确保钻孔率和钻孔路径不发生偏移，钻孔放置在距顶板1.5米的岩层上，第一组钻孔1、2、3和4位于距底板3.55米处，第一组钻孔位于1米处，第一组钻孔位于边界0.75米处，第二组钻孔位于底板4.15米处n 2钻孔场距切割眼约125米，为提高钻孔的实际提刀时间，在顶板35米处选择钻孔层n 1、2、3和4(约8倍)，在顶板45米处选择钻孔层n 5、6、7和8(约10倍)在随后的监测中，这种形式的抽气在钻井场的浓度在37 %至44 %之间，纯量保持在13m³/min以上，从而有效地抑制了煤顶和开采区的气体流入，如下图。

2.3全空气压力通风

随着煤矿的开采和u通风面积的增加，来自该煤矿的气体流入量大大增加。如果u型通风工作面第一次向后落下，则u型通风工作面的气体流量和流速将比以往任何时候都更大、更快，从每分钟5立方米增加到每分钟12立方米。经过多次实践，发现在这种情况下，如果u型通风工作平面的风速没有第一次提高， u型通风工作平面中煤剖面存在瓦斯超标问题，会影响u型通风工作平面的平稳运行，如果u型通风工作面空气量及时增加，u型通风工作面压力可能会大幅度增加，量也会大。在正常情况下，u型通风工作区的瓦斯浓度将占u型通风工作区煤矿瓦斯总流量的60%左右，增加采煤区的空气量、采煤区瓦斯量和采煤区瓦斯量在此基础上，可以提高有关人员的认识，即调整风量是管理煤炭开采地区瓦斯的最佳方式。

结束语

综上所述，针对高瓦斯矿井Ｕ型通风工作面瓦斯治理难点和问题的分析，本文首先通过改进该煤层钻孔封孔深度以及联孔、管材连接固定工艺等方式，在改良5个月之后，测得现场钻孔抽采浓度降低了8.5%。然后，通过优化裂隙带布孔位置、钻孔参数等方法，将裂隙带钻场瓦斯抽采流量最高提升至13.5m³/min，平均抽采流量也全面达到安全标准。经过技术优化后的长期监测，发现该矿井工作面瓦斯浓度一直处于0.55%以下，没有出现瓦斯超限的情况，证明该技术优化方案具有很好的应用效果，值得推广。

参考文献

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