205工作面实施“110工法”上隅角瓦斯超限治理研究.pdf
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1、2023 年 10 月Oct.,2023doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2023.05.013205 工作面实施“110 工法”上隅角瓦斯超限治理研究(山西沁和能源集团九鑫煤业有限公司,山西 晋城 048203)摘要 九鑫煤业205工作面中后期实施“110工法”开采时,工作面由U型通风调整为Y型通风系统,采空区漏风较为严重,工作面上隅角瓦斯超限现象时常发生,影响煤矿生产安全。针对性设计上隅角瓦斯超限现象治理方案并采用模拟软件进行分析。模拟结果显示:确定增加直径至300 mm的超大直径埋管提高抽采效果的治理方案最好;现场施工后采空区瓦斯浓度均在0.32%以下,有效解决了
2、工作面瓦斯集聚超限问题。关键词“110工法”;沿空留巷;Y型通风;瓦斯超限;瓦斯抽采中图分类号 TD713文献标识码 B文章编号 1672蛳9943(2023)05蛳0042蛳030引言对山西沁和能源集团九鑫煤业公司 205 工作面“110 工法”开采时工作面上隅角产生的瓦斯超限问题进行了现场实际测量及 CFD 数值模拟研究,针对性地提出了治理措施,为保障煤矿高效安全生产奠定了基础。1工程概况1.1九鑫煤业及 205 工作面概况山西沁和能源集团九鑫煤业位于山西省晋城市沁水县中村镇张马村,批准开采 215 号煤层,井田面积 3.473 km2,工业储量 22 849 万 t,设计生产能力 0.6
3、0 Mt/a。205 工作面位于九鑫煤业东南部的一采区,沿 2 号煤层底板掘进。煤层厚度 2.76.82 m,平均厚度 4.41 m,煤层倾角 1毅3毅,平均倾角 2毅;工作面长 1 524 m,矩形断面,巷道毛断面积为 16.64 m2,巷道净断面积为 15 m2。工作面采用锚网索联合支护方式。1.2瓦斯超限原因分析205 工作面设计为 U 型通风方式,配风量1 500 m3/min,风排瓦斯绝对涌出量 12 m3/min,工作面上隅角瓦斯浓度 0.42%。当 205 工作面推进至207 切眼位置(已与 205 运输顺槽贯通)后,205 运输顺槽实施“110 工法”沿空留巷咱1暂,将 205
4、 运输顺槽作为 207 轨道顺槽使用。此时 205 工作面采用“两进一回”式 Y 型通风系统,如图 1 所示。207 切眼和留巷及 205 运输顺槽为进风巷,留巷配风量1 000 m3/min,205 运输顺槽配风量 875 m3/min。图 1205 工作面“两进一回”式通风系统在采用“110 工法”回采期间,留巷与采空区构成整个工作面通风系统的并联分支,采空区无法做到完全与工作面以及留巷道隔绝,采空区会发生漏风问题,影响到工作面上隅角瓦斯浓度。经检测,当留巷长度达到 75 m 时,采空区漏风已形成线源漏风状态,留巷与与采空区相通,在 205 回风顺槽上隅角瓦斯浓度常超过 0.8%,形成安全
5、生产隐患,必须对通风系统进行优化调整。2工作面上隅角瓦斯超限问题的治理方案设计2.1第一阶段的瓦斯超限问题治理方案为解决 205 工作面在“110 工法”施工作业时采空区漏风严重、工作面上隅角瓦斯超限问题,基于现场的实际条件,对以往的通风模式进行了优化调整。该煤矿于 2021 年 5 月将 205 工作面通风方式调整为“一进两回”式,进风为 205 运输顺槽进风,回风为 205 回风顺槽和留巷经 207 切眼回风。经监测,调整为“一进两回”式通风方式后,工作面上隅角瓦斯浓度超限有了一定程度的好转,检修期间瓦205 回风顺槽205 运输顺槽(207 轨道顺槽)205 入风改造道(207 运输顺槽
6、)留巷巷道矿业技术能 源 技 术 与 管 理Energy Technology and Management2023 年第 48 卷第 5 期Vol.48 No.5422023 年 10 月Oct.,2023斯浓度降低至 0.38%,生产期间瓦斯浓度降低至0.58%,但仍然存在上隅角瓦斯浓度超过 0.8%的现象,有必要采取进一步治理上隅角瓦斯措施。2.2第二阶段的瓦斯超限问题治理方案的构建针对经第一阶段的瓦斯超限问题治理后,仍然有瓦斯超限问题的情况,构建了第二阶段的瓦斯超限问题治理方案。瓦斯治理方案 1:调整工作面通风方式。将第一阶段调整后形成的“一进两回”通风方式进一步优化调整为一种新型“两
7、进一回”通风方式。进风巷为回风顺槽和运输顺槽,回风巷为沿空留巷,实现对上隅角瓦斯浓度的治理。瓦斯治理方案 2:增大埋管抽采的管道直径,提高抽采量,进而实现对工作面上隅角瓦斯浓度的治理。为了确定以上 2 种瓦斯超限问题治理方案的治理效果,对 205 工作面 Y 型通风系统模式下不同的瓦斯超限问题治理方案进行模拟分析,最终确定合理可行的治理方案。3上隅角瓦斯治理的模拟分析3.1物理模型的建立及方法结合 205 工作面地质条件,构建 205 工作面通风系统模型。采空区模型的尺寸设计为:长宽高=400 m210 m30 m。205 工作面采空区模型如图 2 所示。图 2205 工作面采空区模型采用尺寸
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