B型通风技术

B型通风技术（精选7篇）

B型通风技术 篇1

沿空留巷工作面布置方式为通常为传统的“一面三巷”方式, 即一面:工作面切眼, 三巷:风道、溜子道及回风横管, 通风方式为“U+L”通风方式, 这样的工作面巷道布置方式及通风系统对于沿空留巷存在独头尾巷的问题, 而且回风顺槽与皮带 (轨道) 顺槽之间的护巷煤柱导致矿井煤炭资源回收率低、容易自然发火等缺点。经过多次考察调研, 我矿借鉴其他矿的成功经验, 结合自身地质开采条件, 研究应用沿空留巷“Y型通风技术。

目前不少矿井引进了沿空留巷技术, 沿空留巷省去了工作面之间的煤柱, 大大提高了资源回收率, 节省掘进巷道的费用, 同时又避免了采掘失调、接续紧张。而在沿空留巷的方式上, 多数采用传统U+L型通风方式, 存在不少弊端, 目前国内外不少矿井通过对通风方式的改进, 即采用沿空留巷“Y”型通风方式, 在采空区侧留下一条回风巷, 该通风方式有利于解决工作面瓦斯问题, 提高工作面安全程度, 在不少矿井取得了成功。

随着沿空留巷的技术不断被推广应用, 沿空留巷“Y”型通风方式, 即在采空区侧留下一条回风巷, 也将不断的被推广应用。

一、工作面基本情况

T3292工作面为开滦唐山矿铁三区9煤层首采工作面, 北部、东部、南部、西部均没有采掘工程, 瓦斯绝对涌出量为1.58m3/min, 开采深度为:-700m~-750m。该工作面可采走向长度为1140m, 工作面长度为90m, 可采储量为46.24万吨。煤层直接顶为1.7m的灰色泥岩, 老顶为5~15.5m的灰白色砂岩, 底板为深灰色砂质泥岩, 煤层平均厚度为4.78m。

T3292工作面为充填开采工作面, 采用沿空留巷技术, 保留T3292风道为下一紧邻工作面的溜子道, T3292风道掘进施工完毕后, 在其巷道内设计位置开门布置一条回风巷与铁三区9煤层专用回风巷连通, 形成“Y”型通风方式。

二、沿空留巷“Y型”通风技术的介绍及意义

(一) 沿空留巷“Y型”通风技术

沿空留巷“Y型”通风技术是通过在T3292工作面采空区侧布置一条回风巷, 即在T3292风道内设计位置开门布置一条回风巷与铁三区9煤层专用回风巷连通, 形成“Y”型通风系统, 新鲜风流通过工作面风道与溜子道同时进风, 风道风流通过回采后风道保留下的巷道直接进入回风巷, 溜子道风流经切眼进入回采后风道保留下的巷道后, 再进入回风巷, 这种通风方式使工作面内瓦斯直接进入回风巷, 同时两条巷道同时进风也起到了稀释瓦斯浓度的作用。

(二) 沿空留巷“Y型”通风技术的意义

唐山矿铁三区9煤层工作面均为充填开采工作面, 在工作面设计上采用无煤柱护巷方式, 即沿空留巷, 通常沿空留巷工作面风流由运道进入, 经切眼, 由风道回出, 而此种风流方式随着工作面往前推进, 沿空留下的巷道将变成独头巷道, 需采用局扇为其送风, 不仅浪费人力, 而且还可能造成采空区瓦斯大量涌出。通过分析与调查, 同时借鉴其他矿井的相关成功经验, 决定在采空区侧布置一条尾巷, 通过这条巷道排放瓦斯和热量, 在瓦斯涌出量比较大时, 有利于安全生产和改善工人的劳动环境。这种通风方式能有效的抑制采空区瓦斯的涌出, 有利于解决瓦斯问题, 特别是工作面上隅角瓦斯问题, 同时又能进一步提高工作面安全系数, 并且又节省了人力。

三、“Y型”通风时的相关安全技术措施

1) 生产单位运输过程中严禁冲撞风门, 风门要妥善保护, 做到人过风门随手关。风门必须安装闭锁装置, 并不得同时打开两道相邻风门, 发现风门损坏及时修复, 防止发生风流短路现象。加强对工作面通风系统的管理, 通风区应及时调整通风系统保证工作面通风系统稳定可靠。采掘工作面空气温度超过30℃、机电设备峒室空气温度超过34℃时, 必须停止该部位人员的作业。

2) 加强巷道的维护, 若断面达不到通风要求或影响通风时, 要及时采取清卧、套修等维修手段, 确保正常通风。

3) 生产过程中, 保护好系统内的所有通风设施, 发现问题及时联系通风区进行修复, 以保证工作面通风系统可靠。

4) 当工作面回采期达到自然发火期后, 必须对采空区采取注卤粉或在工作面上、下隅角喷洒阻化剂的预防发火措施。

5) 通风区要按规定在工作面回风巷安装好瓦斯、一氧化碳、温度传感器, 并与地面监测系统联网, 随时监测参数变化情况, 并且要定期对该工作面的瓦斯探头及瓦斯电闭锁装置根据规程规定进行检修和校验, 并进行试跳试验, 保证监测设备的完好有效。

6) 坚持综合防尘制度, 做到开机洒水, 无水不开机;在工作面各运输设备转载点安设有效的喷雾灭尘及洒水装置, 转载喷雾必须固定牢固, 所有喷雾必须保证正常使用;同时为防止煤尘积聚、飞扬, 要设专人对施工巷道定期冲刷, 并要求做到有喷尘记录, 为增加煤体湿度, 减少煤尘, 由生产单位在两顺槽进行煤体预注水, 并做好记录。

7) 工作面局部地点瓦斯浓度达到1.0%时, 现场的班队长要安排专人在现场通风员的指导下进行处理。通风员负责监督检查, 防止瓦斯积聚。

四、应用效果分析

该通风技术的应用能有效的解决工作面上隅角瓦斯问题, 提高工作面安全系数;同时采用沿空留巷技术, 减少了区段煤柱损失, 提高了资源利用率, 并且节省了再次掘进巷道的成本与人力, 进一步缓解了生产衔接的紧张问题;并且无煤柱开采避免了区段煤柱的自燃隐患;更重要的是, 能为今后类似工作面的施工提供有利而可靠的经验借鉴。

B型通风技术 篇2

1 我矿3212综采工作面基本情况

韩城矿业公司桑树坪煤矿为煤与瓦斯突出矿井, 而3212综采工作面为该矿第一个2#煤层工作面。煤层平均厚度0.74m, 煤层变异系数为47.0%。2#煤层与下伏3#煤层层间距1.75m~16m, 平均13.0m。直接顶板以细、粉砂岩为主, 厚1.95m~3.15m, 煤层底板直接底岩以砂质泥岩为主,

从本井田煤层瓦斯吨煤甲烷含量统计结果看, 2#煤最大瓦斯含量1.65m3/t, 平均瓦斯含量0.63m3/t。

2#煤层存煤尘爆炸性危险。

2 工作面通风应满足的要求

1) 工作面要有足够的风量, 其配风量应大于需风量, 同时工作面风速符合《煤矿安全规程》的有关要求;

2) 选择合理的通风方式解决工作面上隅角瓦斯, 防止此处瓦斯积聚、超限;

3) 根据通风要求, 进风巷、回风巷及回风安全出口应有足够的断面和数目, 并确保巷道断面平整、光滑, 以减小通风阻力;

4) 通风系统力求简单。

3 工作面通风方式的确定

目前我国矿井开采过程中回采工作面常用的通风方式有U型、U+L型、Z型、Y型、W型、H型等几种。根据我矿瓦斯含量、2#煤层自燃倾向及井下巷道的布置方式, 经综合考虑, 2#煤回采工作面可采用的通风方式有U型、U+L型、Y型。

3.1 沿空留巷技术

无煤柱开采是合理开发煤炭资源, 有效治理工作面上隅角瓦斯超限, 提高煤炭回收率, 改善巷道维护, 减少巷道掘进量, 有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效益的一项先进的地下开采技术。

优点:

1) 2#煤实施柔模泵注混凝土留巷, 留巷后可实现保护层无煤柱开采, 可更加彻底释放3#煤瓦斯;

2) 2#煤实施柔模泵注混凝土留巷后可使下覆3#煤布置工作面时, 巷道位置、工作面切眼长度等参数的局限性减小;

3) 沿空留巷工作面实现‘Y’型通风, 是治理工作面瓦斯超限的最有效手段。据研究, 在正确进行通风管理的情况下, 无煤柱开采工作面回风流中的瓦斯含量与留煤柱时工作面相比可以减少30%~50%, 有利于矿井安全生产;

4) 有利于降低巷道掘进率;

5) 有利于合理开发煤炭资源, 提高煤炭回采率。

沿空留巷的基本方式是将当上区段工作面采过后, 将上工作面的运输机巷或回风巷用专门的支护材料进行维护, 保留下来的巷道做为下区段工作面的运输机巷或回风巷, 这样一条巷道可以得到两次利用。

3.2 工作面通风方式的选择及优化

根据各种通风方式的优缺点及适用条件, 结合本矿在以往开采2#煤层过程中的实际情况, 该工作面采用沿空留巷“Y”型通风瓦斯治理技术。回采期间, 工作面、回风、上隅角等地点均未出现瓦斯超限现象;二是实现了2#煤层的无煤柱开采, 很好的起到了开采保护层的作用。

3.3 沿空留巷“Y”型通风的优缺点

优点:两个顺槽都是新鲜风流, 安设在两顺的机电设备都在新鲜风流中, 安全可靠;瓦斯和有害气体都在工作面后部, 无人、无设备, 便于管理;两个顺槽风量小、风速低, 煤尘不易飞扬, 作业环境好;采空区、高浓瓦斯改变流向, 卸压、采空区瓦斯抽放效果好;解决了“U”型、“U+L”型、通风系统解决不了的瓦斯和通风管理问题。

缺点:系统的回风巷在采空区, 支护强度不足时, 巷道维修量大;系统工程量大, 费用较高。

4 效果检验

3212综采工作面采用“Y”型通风方式后, 通风阻力减小;通过调整通风设施, 回采工作面的的风量、风速趋于合理, 使工作面有效风量增大, 瓦斯浓度降低。另外, “Y”型通风方式采用后, 3212的皮带运煤顺槽、轨道运料顺槽均处于新鲜风流中, 有利于在轨道顺槽中布置机电设备, 可以均衡两个进风顺槽的机电设备布置, 更为重要的是很好的解决了工作面、上隅角、回风瓦斯超限的难题。

5 瓦斯抽采效果及分析

1) 抽放方法:底板卸压抽放;采空区埋管抽放。

(1) 底板卸压抽放:回顺卸压抽放钻孔距3212工作面切眼18m的位置开始布孔。开孔位置在回风顺槽正邦底板;钻孔垂直巷帮以俯角:40°施工;平均孔深25.6m左右。钻孔间距为6m, 终孔位置为3#煤底板0.5m处;

(2) 采空区埋管抽放:每隔10m在柔模墙上将增设一预留口, 用于采空区瓦斯抽放。泵注混凝土前将使用DN150钢管嵌入柔模预留孔内埋入柔模体中, 法兰盘距柔模墙体200mm。泵注完毕后即可及时将埋设抽放管与巷内分子瓦斯抽放管路连接。

2) 瓦斯抽采效果分析

3212工作面月平均回采长度82m, 产量1.07w吨, 瓦斯抽放量为39.5万m3, 吨煤钻孔率0.10m/t, 回采期间瓦斯绝对涌出量为15.6m3/min, 其中风排瓦斯量7.03m3/min, 抽排瓦斯量9.1m3/min, 根据d抽放率=Q抽排/ (Q风排+Q抽排) 计算, 抽放率56.4%。

(1) 卸压抽放

回顺卸压抽放钻孔孔口负压18 kpa～20kpa, 单孔流量

1.07m3/min～0.23m3/min, 抽放浓度20%～86%, 平均46%。抽放浓度较理想

(2) 采空区抽放

抽放浓度基本保持在3%～5%之间, 平均4.5%。

工作面不受瓦斯影响, 推采进度平稳, 采空区瓦斯抽放浓度相对较平稳。

综上所述, 采用Y型通风方式结合综合抽放方法后, 3212工作面在回采过程中, 工作面无瓦斯超限事故。上隅角瓦斯浓度始终保持在0.3%～0.6%之间, 回风流瓦斯浓度保持在0.43%以下, 改善和提高了2#煤的开采安全程度, 为实现工作面安全生产创造了条件。

参考文献

[1]张铁岗, 等.矿井瓦斯综合治理技术[M].煤炭工业出版社, 2001 (1) .

[2]李孝勇.矿井瓦斯治理工程关键技术指导手册[M].煤炭工业出版社, 2010 (1) .

B型通风技术 篇3

近年来我国综放采煤法、瓦斯治理技术、采空区防灭火技术均有了长足进步。高瓦斯矿井中,采用沿空留巷技术实现采煤工作面两进一回的Y型通风,可以从根本上解决上隅角瓦斯积聚超限问题,为抽采采空区瓦斯提供作业空间,避免了采空区高浓度瓦斯积聚,并使矿用电设备、管道、线缆等布置在新鲜风流中,大大提高了系统的安全性[1,2,3]。杨德传等在淮南望峰岗煤矿进行的无煤柱沿空留巷、Y型通风工业试验表明,采用Y型通风能大量减少工作面上隅角瓦斯积聚[4];刘洪林等在分析U型通风和Y型通风采空区空气流场特性的基础上,提出了基于沿空留巷的Y型通风、采空区埋管抽采和卸压区高位钻孔抽采相结合的瓦斯综合治理技术[5];何磊等通过数值模拟研究了Y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理技术[6,7]。

然而Y型通风有漏风流场特点,尤其是本煤层和邻近层遗煤落入采空区后,大大增加了采空区自然发火的危险[8,9]。张树川等基于能位测定、示踪技术等技术手段研究了高瓦斯综放面Y型通风采空区漏风规律[10];刘伟等通过多场耦合数值模拟研究了U型和Y型通风下采空区漏风特点及其对自然发火的影响[11];任搴华等通过相似模拟研究了Y型通风系统采空区漏风规律[12];卢国斌等研究了采空区煤炭自燃机理[13]。因此,有效降低采空区的瓦斯含量并采取采空区防灭火技术,是在高瓦斯易自燃矿井采用沿空留巷实现Y型通风技术的关键。

1 矿井概况

中兴煤矿矿井瓦斯绝对涌出量63.77 m3/min,相对涌出量22.07 m3/t,属于高瓦斯矿井。1207工作面开采2煤层,煤层厚度0.78~2.26 m,平均厚1.54 m,煤层倾角为2°~10°,平均为6°。02、03、1煤层是2煤层的上邻近煤层,平均厚度分别为0.73,0.40,0.33 m,厚度小不利于开采,其中,02煤层距2煤层平均10.53 m;4+5煤层是2煤层的下邻近煤层,平均厚度2.89 m,上距2煤层平均6.1 m(图1)。

2 采空区瓦斯抽采技术

2.1 沿空留巷技术应用

中兴煤矿1207工作面沿空留巷过程中,工作面后方100 m范围内使用单体液压支柱配合∏型梁、铁鞋加强巷内支护。每排打3根单体液压支柱支护,边柱距顶板外缘0.5 m,柱距为1.4 m,排距为1.0 m(图2)。

工作面巷旁支护采用柔性模具充填高水速凝材料构筑巷旁充填体支撑顶板。高水速凝材料水灰比为1.5∶1,充填体宽度为2.5 m,每次充填一垛长度为4.0 m,并配有对拉锚杆、钢筋网和梯子梁对充填体进行加强。

2.2 采空区瓦斯来源分析

1207工作面采用一次采全高的采煤方式,全部垮落法控制顶板。回采时落煤瓦斯涌出绝大部分随风流进入回风巷,采空区内2煤自身的遗煤较少,释放瓦斯量也较少。因此,采空区的瓦斯来源主要有以下2个方面。

(1)上邻近煤层落入采空区后释放瓦斯。02、03、1煤层是2煤层的上邻近煤层,煤层厚度较小,均与2煤层的间距较小,当2煤层回采后,上邻近煤层随着顶板垮落,进入采空区的冒落带中,并释放大量瓦斯积聚在采空区中。

(2)下邻近层卸压瓦斯涌入采空区。4+5煤层与2煤层的平均间距较小,2煤层回采后会对下邻近4+5煤层全面卸压,瓦斯密度较小,大量的卸压瓦斯会沿顶板裂隙涌入2煤层的采空区。

2.3 采空区瓦斯抽采

为防止采空区瓦斯涌入采煤工作面和沿空留巷工作面,减少了回风流的瓦斯浓度和采空区的瓦斯积聚,需对采空区瓦斯进行抽采。

(1)采空区抽采系统布置。每隔8 m在两垛充填体之间靠近顶板布置DN159 mm的钢管作为采空区抽采管(图2)。抽采管伸入采空区端密封,深入采空区1.5 m,前端1 m布置进气花孔;伸入巷道端则通过三通和法兰与回风巷中的一趟DN300 mm的抽采管路连接(图3)。始终保持留巷工作面后方约40 m的范围进行采空区瓦斯抽采,关闭后方其他抽采管口,保证抽采管口负压达到5 k Pa。

(2)抽采效果分析。采空区抽采瓦斯浓度平均为5.03%,抽采纯量平均为5.43 m3/min,每天抽采瓦斯总量为7 822 m3。通过采空区瓦斯抽采,留巷工作面后方40 m范围形成较大负压区,改变了采空区的风流场,防止瓦斯涌入采煤工作面和沿空留巷工作面,大大减少了回风流的瓦斯浓度和采空区的瓦斯积聚。

3 采空区防灭火技术研究

采空区瓦斯抽采和Y型通风的漏风流场特点,使供氧通道发育,加大采空区氧化带宽度,大大增加了采空区遗煤自燃的风险。因此,采空区必须建立完善的自然发火监测系统和防灭火系统。

3.1 2煤层采空区防灭火特点

2煤层厚度较小,采用一次采全高采煤方法时本煤层在采空区遗煤较少。但是,上邻近煤层间距较小,2煤层采空区顶板垮落后,上邻近煤层落入采空区形成遗煤,因此,防灭火的重点就是防止上邻近煤层落入2煤层采空区后发生自燃。而且,采空区瓦斯抽采和Y型通风的漏风流场特点使供氧通道更加发育,大大增加了采空区遗煤自燃的风险。

3.2 Y型工作面束管监测系统布置方式

井下工作面开切眼形成后,将采样器及束管铺设至井下,沿工作面回风巷、回风大巷、井筒铺设至地面气体分析中心,连接到气泵。气泵与色谱仪相连接,开启气泵后,经一段时间,采空区气体输送至色谱仪,即可以化验气体成分。

束管单管沿工作面胶带运输巷和轨道运输巷顶板吊挂,共需单路束管6路。其中轨道运输巷吊挂4路:2路设置在上隅角处、留巷开切眼处,剩余2路用于回风隅角采空区三带检测,布置间距为50 m;其余2路在胶带运输巷布置,分别其中2路用于工作面进风隅角采空区三带检测,埋设间距为50 m,埋入采空区的束管要用DN25~50 mm的护管加以保护防止损坏束管(图4)。

3.3 采空区注氮系统建立

考虑2煤层采空区防灭火的重点是防止上邻近煤层遗煤的自燃,综合以往采空区自燃情况,注氮防灭火系统更适合中兴煤矿1207工作面Y型通风的实际情况。

对于采空区注氮防灭火而言,采空区注入氮气后,提高了气体静压,降低了漏入采空区的风量;氮气在流经煤体时,吸收了煤氧化产生的热量,减缓煤升温的速度和降低周围介质的温度,使煤的氧化因聚热条件的破坏而延缓或终止;采空区内注入大量的高浓度的氮气后,替代氧气而进入到煤体裂隙表面,使煤表面对氧气的吸附量降低,减缓了遗煤的氧化速度[14,15]。

1207工作面注氮系统如图5所示,轨道运输巷的抽采系统管路作为注氮系统的备用管路。

胶带运输巷的1号氮气释放口设在距开切眼25 m处的采空区,当工作面推进50 m后,距开切眼75 m处,1号注氮口开始注氮,2号注氮支管开始埋入。当工作面再推进25 m,即工作面离开切眼100m时,1号注氮口停止注氮并将1号注氮支管断开重新设置氮气释放口,以后当工作面每推进50 m就停止前一个释放口注氮,而转入下一个口的注氮。保证在工作面后的采空区25~75 m范围有1~2个释放口同时注氮,随工作面的推进,保证在自燃危险带内注氮,达到惰化效果。

3.4 2煤层采空区三带范围

根据中兴煤矿1207工作面沿空留巷监测孔氧浓度的分布来看,在冒落带采空区漏风可分为2个区域,即距离工作面约300 m以内的区域,在该区域,采空区漏风风速较高,但是该区域漏风风速下降很快;另一个区域为300 m以外的区域,该区域漏风风速较小,漏风风速随距工作面距离的增加下降较慢。工作面Y型通风漏风较为严重,使得采空区氧化带一直沿至切眼附近。中兴煤矿Y型工作面采空区的三带范围的静态划分如图6所示。

4 结论及建议

(1)1207工作面使用沿空留巷技术实现Y型通风,为埋管抽采采空区瓦斯提供了作业空间。留巷工作面后方40 m范围形成较大负压区,改变了采空区的风流场,防止瓦斯涌入采煤工作面和沿空留巷工作面,保证了回风流的瓦斯浓度不超限,减少了采空区的瓦斯积聚,提高了高瓦斯矿井生产系统的安全性。

(2)通过分析得出2煤层采空区防灭火的重点是防止上邻近煤层遗落采空区后发生自燃。根据1207工作面特点,布置了束管监测系统和采空区注氮系统,通过束管监测,现场实测氧浓度指标,划分出了中兴煤矿Y型通风采空区的三带静态分布图。

(3)工作面回采期间通过气体检测,未发现发火征兆,取得了良好的效果。后期工作面回采过程中留巷墙体破坏会更加严重,为减少采空区漏风,应采取喷浆措施对墙体进行封闭。

摘要：中兴煤矿1207工作面使用沿空留巷技术实现了Y型通风,工作面Y型通风和采空区埋管抽采瓦斯改变了采空区的风流场,防止瓦斯涌入采煤工作面和沿空留巷工作面,保证了回风流的瓦斯浓度不超限,减少了采空区的瓦斯积聚。采空区瓦斯抽采和Y型通风的漏风流场特点,使供氧通道发育,加大采空区氧化带宽度,因此,2煤层采空区防灭火的重点就是防止上邻近煤层遗落采空区后发生自燃。根据工作面特点,布置了束管监测系统和采空区注氮系统,根据现场实数据,划分出了中兴煤矿Y型通风采空区的三带静态分布图,工作面回采期间通过气体检测,未发现发火征兆,效果良好。

B型通风技术 篇4

平煤股份五矿(以下简称平煤五矿)区域性防治煤与瓦斯突出措施之一是以己15煤层作为突出煤层己16-17的近距离保护层开采。在保护层工作面回采过程中,己16-17煤层大量瓦斯涌入采空区,造成工作面时有瓦斯超限现象发生。为了解决保护层工作面及上隅角瓦斯超限问题,该矿尝试开展近距离保护层工作面Y+Γ型通风瓦斯治理技术。

1 试验矿井及工作面概况

平煤五矿位于平顶山矿区中部,井田面积31.4 km2。矿井采用中央立井多水平开拓方式,分区抽出式通风系统,现开采水平为二水平。矿井现有3个采区,即己二扩大采区、己三及下延采区和庚一采区。矿井于1991年被鉴定为突出矿井。矿井主采煤层为己15、己16-17和庚20,己16-17煤层为突出煤层,历史上曾发生各类煤与瓦斯动力现象12次。矿井2007年瓦斯等级鉴定结果为:矿井绝对瓦斯涌出量为18.26 m3/min,相对瓦斯涌出量为6.57 m3/t。

己15-23220工作面位于五矿己三下延采区西翼第3个区段,煤层标高在-630 ～-530 m,煤层埋深830～1 045 m,设计走向长740 m,斜长203 m,煤层倾角12°～13°,可采厚度为1.2～1.5 m,与己16-17煤层间距为2.0～3.2 m,采用综合机械化采煤法。该工作面为己16-17煤层的近距离保护层工作面。

2 Y+Γ型通风系统

Y+Γ型通风系统是在Y型通风基础上发展而来的一种“两进一回”通风方式[8],工作面轨道运输巷、胶带运输巷进风,上区段增加1条外错尾巷作为回风巷。主进风流一部分沿工作面经采空区流入尾巷,一部分风流流经工作面与另一进风流汇合经由联络巷进入外错尾巷并排出。针对平煤股份五矿己15-23220近保护层工作面的巷道布置及瓦斯涌出情况,决定在己15-23220工作面试用Y+Γ型通风系统,试验并考察该通风方式治理瓦斯效果。工作面巷道布置及通风系统如图1所示。

3 Y+Γ型通风流场及瓦斯分布数值模拟

本文采用Fluent数值分析软件对工作面风流流场及瓦斯流动过程进行模拟,建立几何模型(图2),采面设计走向长800 m,倾向长200 m,回风尾巷与工作面距离30 m。工作面空间网格划分规格为中心点间距0.5 m。采空区域网格划分规格为中心点间距1.0 m,为多孔介质类型。划分的网格数量约10万个Hexahedron(六面体)。Y+Γ型通风系统数值模拟中的相关参数设置见表1。

己15-23220工作面采用Y+Γ型通风系统时的采场风流流线图及瓦斯分布情况如图3、图4所示。

从图3可以看出,当工作面采用Y+Γ型通风系统时,工作面的漏风方向均为沿工作面漏向采空区尾巷,近部采空区内风流流线沿着风流方向呈现波浪形分布,深部采空区风流流线为U形分布。

从图4可以看出,沿走向靠近采空区内部瓦斯浓度较大,沿倾向瓦斯浓度分布呈现V形分布,靠近尾巷的瓦斯浓度较大。在工作面压差及瓦斯浓度梯度的共同作用下,采空区瓦斯较均匀地直接流向尾部回风巷,由于新鲜风流作用,采场内瓦斯浓度较低,整体上,瓦斯浓度梯度方向与采空区流线方向大体一致。

4 瓦斯治理效果

4. 1 工作面推进时瓦斯涌出及瓦斯浓度变化规律

为了摸清采用Y+Γ通风系统时工作面瓦斯涌出及分布状况,采用单元法分析己15-23220工作面瓦斯涌出规律。

沿己15-23220工作面共布置了15个测站,将工作面划分为13个测试单元,各测站布置及单元划分如图5所示。在每个测站上从煤壁至采空区均匀布置4个测点,测定每个断面的瓦斯浓度和进出单元断面的进出风量Qin、Qout;在进、回风巷距采面各布置1个测站,测量工作面推进时的瓦斯浓度和风量。

现场连续测试3个圆班。在检修班时工作面不受割煤影响,进行工作面瓦斯浓度分布测定。根据实际所测数据,进行己15-23220工作面瓦斯涌出规律分析,计算结果见表2。

从表2可知,采用Y+Γ通风系统后,采空区瓦斯涌出量占30.95%(改进前占42.40%)。结果表明,采用该通风系统后,采空区部分瓦斯直接漏向尾部回风巷,减少了涌向工作面的瓦斯量,能有效控制上隅角瓦斯超限。

通过数值模拟可知,采用Y+Γ型通风系统,主进风巷进风有效稀释了工作面落煤期间和煤壁涌出的瓦斯,并利用采空区内的沿空巷有控制地向采空区回风巷漏风,使采空区瓦斯直接进入尾部回风巷,同时辅助进风巷有效驱散了工作面上隅角积聚的瓦斯,并达到稀释回风巷瓦斯浓度的作用。

4.2 不同作业工序工作面瓦斯涌出变化规律

根据矿井KJ95监测系统对己15-23220工作面遥测数据,在1个作业循环内不同工序工作面上隅角瓦斯浓度变化曲线如图6所示(虚线段表示监测系统信号中断)。

从图6可以看出:己15-23220工作面不同作业工序时的瓦斯涌出量变化较大;生产作业时平均瓦斯浓度较高,尤其在采煤机割煤及落煤作业期间瓦斯涌出量出现较大波动;检修作业期间(16～19 h)工作面瓦斯浓度明显降低。Y+Γ型通风系统将采空区瓦斯直接排至尾部回风巷,切断其进入或经由采煤工作面的途径,减少了工作面瓦斯涌出量,从根本上消除了由采空区瓦斯引起工作面和上隅角局部地点瓦斯积聚的可能性,为近距离保护层工作面实现高产高效提供了安全保障。

5 结论

(1)在近距离保护层开采中,被保护层卸压后产生层间裂隙并伴随有大量瓦斯涌至保护层开采空间,易造成保护层工作面瓦斯超限。因此,在工作面回采期间应重视保护层工作面及采空区瓦斯治理工程,避免工作面及上隅角瓦斯超限。

(2)采用Y+Γ型通风系统时,工作面的漏风方向为沿工作面漏向采空区尾巷,近部采空区内风流流线沿着风流方向呈现波浪形分布,深部采空区风流流线为U形分布,采场瓦斯浓度沿倾向分布呈现V形分布。

(3)平煤五矿己15-23220采用Y+Γ型通风系统的实践表明,主进风巷进风有效稀释了工作面落煤期间和煤壁涌出的瓦斯,减少了采空区瓦斯涌出,使采空区瓦斯涌出量比例由42.40%下降至30.95%,辅助进风巷有效驱散了工作面上隅角积聚的瓦斯,达到了瓦斯治理的目的。

摘要：利用Fluent软件数值模拟平煤五矿己15-23220工作面采用Y+Γ型通风系统时的采场风流及瓦斯分布情况,并通过现场实测考察了该通风方式治理瓦斯的效果。结果表明,Y+Γ型通风系统能有效控制采空区瓦斯直接进入回风巷,使采空区瓦斯涌出量比例由42.40%下降至30.95%,稀释了回风巷瓦斯浓度,驱散了上隅角瓦斯,有效控制了近距离保护层工作面上隅角瓦斯超限。

关键词：近距离保护层,Y+Γ型通风系统,瓦斯治理

参考文献

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[7]赵文华.近距离煤层群工作面的偏W型通风方式及其应用[J].矿业安全与环保,2007,34(2):44-45.

B型通风技术 篇5

对高瓦斯矿井来说, Y型通风系统能有效解决回采中回风流瓦斯浓度和上隅角瓦斯超限问题, 同时能降低工作面粉尘浓度和温度, 改善作业环境。沿空留巷可降低掘巷成本、缓解工作面衔接紧张、提高煤炭资源回收率[1];沿空留巷Y型通风系统可以使高瓦斯矿井实现煤与瓦斯共采。

1工作面概况

新发煤业是高瓦斯矿井。该矿5002工作面位于五采区东部, 工作面长度165 m, 所采煤层为山西组3号煤层。该煤层于五采区分为上、下两层。 工作面沿3上号层煤底板掘进, 3上号煤平均厚2.16 m, 倾角7°, 不易跨落, 煤层层理分明, 节理发育, 地质构造简单, 煤层直接顶板为砂质泥岩、细质砂岩, 底板为泥岩、砂质泥岩。该区域瓦斯含量约为8.53 m3/t, 工作面瓦斯涌出量约为35 m3/min, 该煤层下距3号煤层6.68 m, 下部3号煤层稳定, 煤层厚均2.91 m。

2工作面Y型通风及沿空留巷的应用

2.1 Y型通风的应用

新发煤业开采5001工作面时, 采用的是U型通风系统, 回采时回风流和上隅角瓦斯时常超限, 严重影响安全生产。通过综合考虑, “两进一回”的沿空留巷Y型通风方式是适合无煤柱开采和防止回风流和上隅角瓦斯超限的有效方法。因此, 5002工作面沿空留巷采用“两进一回”的Y型通风系统。通风布局如图1所示。

无煤柱留巷Y型通风系统很好地消除了U型通风的弊端, 从根本上解决了上隅角瓦斯的超限及积聚问题。由于工作面没有采空区漏风, 避免了采空区瓦斯向工作面的涌出, 并且运煤、机电设备都在新鲜风流中。回风巷无轨道、电缆和管路等, 作为专门的回风巷使用, 可使上、下进风巷降低工作面粉尘浓度和温度, 改善作业环境[2,3]。

2.2沿空留巷技术应用

由于新发煤业周边粉煤灰充足, 价格低廉, 且粉煤灰高水充填沿空留巷能够满足新发煤矿5002工作面沿空留巷的要求。回风顺槽沿空留巷材料质量比按高水胶结材料∶粉煤灰∶水=1∶ 1.5∶1.4进行配比搅拌。5002工作面回风顺槽充填体完全放在采空区内。

工作面后方巷内支护:根据5001工作面矿压观测结果预测, 5002工作面开采时直接顶初次垮落为15 m, 老顶初次来压为35 m。为保证充填体能有足够的支护强度, 确保沿空留巷的安全性, 需保留原有巷道超前支护滞后40 m。工作面前方巷内支护:工作面前方巷内加强支护按5002回采工作面超前20 m执行, 充填体位置及巷内支护示意图如图2所示。

沿空留巷充填经济效益:沿空留巷的费用为3 260元/m;掘进成本为2 600元/m, 按平均煤厚2.16 m、煤柱宽度按最小5 m计算, 回收煤柱创经济效益为2.16×5×280元/t (市场原煤单价) = 3 024元/m, 取得经济效益总计为2 600+3 000- 3 260=2 340 (元/m) 。

3瓦斯治理方案

新发煤业五采区5002回采工作面的瓦斯涌出量约为35 m3/min, 单纯的风排瓦斯已经不能解决工作面和上隅角瓦斯超限问题。针对5002工作面瓦斯主要来源于本煤层和下分层瓦斯, 采用以下抽采方案。

3.1本煤层钻孔抽采

在回风顺槽和运输顺槽内, 布置本煤层抽采钻孔抽采瓦斯, 钻孔直径为94 mm, 孔间距为3 m, 钻孔夹角为与顺槽夹角90°, 倾角为煤层倾角, 钻孔长度为90 m, 封孔深度为8 m, 抽放负压为14~25 k Pa。钻孔布置示意图如图3所示。

3.2沿空留巷采空区埋管瓦斯抽采

5002工作面下部有近距离3#煤层, 采后卸压煤层瓦斯向采空区上部集聚, 易造成上隅角和留巷瓦斯浓度超限。为保证较高的瓦斯抽采率和工作面安全生产, 设计在留巷 (回风顺槽) 内利用原有瓦斯抽采管路抽采采空区瓦斯;充填墙体每6 m埋1路抽采管分别接入留巷抽采瓦斯管道上, 抽采采空区卸压瓦斯。在每一分支支管管道上设置1个三通和闸阀, 通过闸阀和三通连接到留巷抽采瓦斯管道上。为提高采空区埋管抽采瓦斯效果, 在留巷内保持5~10个采空区抽采管道与埋管抽采主管道连通, 抽放口与工作面上口的距离为30~60 m, 其他的采空区抽采管道的闸阀关闭。 通过控制采空区埋管抽采管道口的数量和控制采空区的瓦斯抽采量, 改变采空区瓦斯流场和瓦斯浓度分布, 控制采空区瓦斯涌出。同时通过调节工作面上下进风巷风量, 将留巷排放瓦斯浓度控制在安全值以内, 实现工作面的安全生产[4]。

4工作面瓦斯治理效果

正常生产期间, 5002工作面瓦斯涌出量为35 m3/min, 根据七一新发煤业5002工作面瓦斯抽采参数测定, 3上号煤层本煤层预抽瓦斯量为11.57 m3/min, 采空区埋管抽采量为8.05 m3/min, 总抽采量为19.62 m3/min, 瓦斯抽放率为56%。回采工作面抽采后风排瓦斯量15.38 m3/min;5002工作面配风量为1 300 m3/min。五采区专用回风巷瓦斯浓度按照2.5%计算, 依靠通风可以解决的瓦斯量为32.5 m3/min。可见, 回采工作面通风能解决的瓦斯量大于回采工作面抽采后需风排的瓦斯量。

5结语

新发煤业5002工作面采用沿空留巷Y型通风技术, 实施本煤层和采空区埋管抽采, 通过改变采煤工作面风流方向而改变采空区瓦斯流向, 消除了采煤工作面上隅角和瓦斯积聚, 瓦斯治理效果明显;同时沿空留巷能够实现无煤柱开采, 具有较高的经济效益。新发煤业5002工作面的成功试验可看出:无煤柱沿空留巷Y型通风技术在高瓦斯矿井采煤工作面具有良好的推广前景。

参考文献

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[3]何磊, 杨胜强, 孙琪, 等.Y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理研究[J].中国安全生产科学技术, 2011, 7 (2) .

B型通风技术 篇6

现阶段, 我国采煤工作面绝大部分采用“U”型通风方式又称传统通风方式。“U”型通风方式无法从根本上解决上隅角瓦斯积聚、通风路径长、风阻高等问题。在国外, 高瓦斯采煤工作面一般均采用沿空留巷配合“Y”型通风方式。对高瓦斯煤矿来说, 有必要改造现有的“U”型通风方式。

1 工作面概况

某矿1310工作面位于井田南翼一水平三采区, 东以南翼回风上山为界, 西以1310工作面切眼为界, 靠近F3逆断层, 距断层约70 m;南北分别以进风顺槽、回风顺槽为界, 进风顺槽布置在-470 m水平;回风顺槽布置在-430 m水平, 平均走向长1 140 m, 倾向宽210 m。煤层厚2.55 m, 倾角12°。工作面直接顶为细砂岩, 平均厚3 m。基本顶为细砂岩, 平均厚6 m。底板为砂岩, 平均厚度4.26 m。该区域瓦斯含量为12.6 m L/g;CO2含量为0.34 m L/g。回采时预计瓦斯相对涌出量为13.5 m3/t, 绝对瓦斯涌出量为15.8 m3/min。

2 工作面“Y”型通风及沿空留巷的应用

2.1“Y”型通风的应用

开采某矿1310工作面时, 上隅角瓦斯经常超限, 严重影响安全生产。通过对比分析, 工作面采用两进一回的“Y”型通风方式及沿空留巷是适合无煤柱开采技术和防止上隅角瓦斯积聚的有效方法。工作面回风顺槽采用沿空留巷, 采用后退式开采方式, 改变了传统的“U”型通风方式。“Y”型通风示意图如图1所示。

2.2 沿空留巷设计及支护充填方案

某矿1310工作面采用全部陷落法管理顶板, 回采后采空区由内到外分别形成冒落区、错动离层带区、二次破断区、微破裂区, 对沿空留巷顶板造成很大影响, 因此, 沿空留巷技术的应用关键在于对原巷道二次支护和充填墙体进行加固。

2.2.1 顶板支护

顶板支护采用锚杆、锚索等支护材料。锚杆采用φ20×2 400 mm的左旋螺纹钢锚杆, 锚固力≥60 k N。锚索规格为φ15.24×7 500 mm, 锚索锚固力≥130 k N。每孔采用3卷型号为Z2370中速树脂药卷加长锚固。每排使用5根锚杆、锚索交替支护, 间排距900 mm×900 mm, 如遇特殊地质构造地带, 可将间排距缩小, 配合锚网支护。

2.2.2 巷帮支护

帮部支护材料与顶板支护相同, 采用锚杆、锚索联合支护。巷道帮部补打5根左旋无纵筋等强树脂锚杆加强支护, 中间3根采用φ20×2 400 mm的左旋螺纹钢锚杆, 上、下1根采用φ20×2 400 mm左旋螺纹钢锚杆。每根锚杆采用2节Z2370型中速树脂药卷加长锚固, 锚固力不小于60 k N;锚杆间排距为600 mm×600 mm。沿空留巷支护断面如图2所示。

2.2.3 巷帮充填工艺流程

(1) 充填设备材料选择, 在1310工作面回风顺槽采用BSM-E新型充填泵, 充填材料选用混凝土膏体。用人工上料、手动控制进水、机械拌和料。

(2) 充填工艺流程为:替棚清理→支模→搅拌输送→充填清洗→拆模。

(3) 充填系统。 (1) 泵送系统, 矿井混凝土沿空留巷巷帮充填, 依靠的是一套完整的机械化自动化程度很高的充填系统; (2) 输送系统, 有完善的输送料系统, 德国BSM系列混凝土输送泵及高压输送管道, 一般均采用单轨吊方式布置于顺槽中, 距工作面很近, 随采煤工作面的推进而移动, 管道阻力小。选用耐高压输送管道及耐高压的密封圈卡箍连接, 混凝土泵送系统可以在高压区连续工作, 留巷充填影响因素少, 操作工艺极为可靠; (3) 上料系统, 建立机械化的泵送系统, 自制皮带机上料, 下料、上料由机械进行, 由于充填系统的工作是连续的, 上料系统必须保证连续。最大限度地减小工人的劳动强度。

3 留巷期间注意问题

每天对留巷内的瓦斯浓度进行监测并合理控制风流走向及风量;必须制定切实可行的安全技术措施, 防止采空区煤炭自燃发火;对留巷内进行检修、维护时, 必须在工作面停止采煤期间进行, 工作面进行回采时, 严禁任何人进入留巷内工作, 并在工作面留巷口处设置栅栏和警标;每天对留巷顶板、帮部支护情况进行检查, 发现异常及时进行处理。

4 结论

B型通风技术 篇7

1 材料和方法

1.1 实验动物

1.1.1 实验雄猴

选择健康状况良好、性器官发育正常、精液常规检查正常、有较高的配种能力、年龄在8~12岁的体壮雄猴。

1.1.2 实验雌猴

月经周期正常、健康状况良好、有正常生育史、性皮肤变化明显、年龄在6~10岁。

1.1.3 实验猕猴的饲养

我中心实验用猴采用人工单笼饲养,一日四餐,二餐主食,二餐副食,繁殖期间适当补充蛋白质和维生素E。实验用猴质量条件及环境设施均符合普通级实验动物国家标准要求(许可证号:SYXK(闽)2005-0015)。

1.2 试验仪器

韩国产MEDISON SA-600型B-型超声诊断仪,探头频率为3.5 MHZ,凸阵探头。

1.3 试验方法

1.3.1 实验猕猴的配种

在繁殖季节,先观察雌猴第1个月经周期(28±3)d,在其第2个月经周期的第11~13 d,把雄猴放入待配雌猴的笼内进行交配,第2 d查看配种雌猴的阴道栓、镜检阴道中的精子情况。

1.3.2 猕猴早孕的检查

仰卧保定,在实验猕猴配种后11~15 d,先进行直肠指诊,若指感比未孕子宫略大,子宫底呈球形,子宫体变软,可初步诊断为妊娠[3],然后用B型超声波观察子宫形态、妊娠囊、胎体、胎心博动及胎盘等。腹部探头进行探查。

2 结果

2.1 妊娠

共检测658只配种雌猴,检测结果分别为怀孕、未孕2类。通过B超检测的雌猴中,诊断为怀孕的354只,其中338只在妊娠15 d时确诊;16只为可疑,到20 d确诊为妊娠。因此,妊娠15 d的确诊率为95.5%,妊娠20 d的确诊率为100%;有304只诊断为未孕,诊断准确率为100%。该结果被实验课题的取材和仔猴的出生所证实。

从354只孕猴早期妊娠诊断中观察到,妊娠囊多于交配后第11~12 d出现,但15 d左右才容易看到,这时B超显示妊娠囊呈球形或椭圆形光环,光环内呈透声的暗区,与周围组织有明显的界限,猕猴孕后15 d、20 d,其妊娠囊长径均值分别为6.54±1.37 mm、9.03±3.49 mm。20 d后检查该光环边缘变大变厚,暗区内出现不规则的光斑,囊壁变厚。

妊娠20 d后,胚芽开始形成,与周围组织比较,回声有所增强,羊水超声图像为无回声区。无回声区内可见一绳索状结构。35 d后,胎儿轮廓清晰可见,大小9.1±2.51 mm。妊娠42 d时,胎儿的胎头呈明显的椭圆形光环,直径为6.22±0.78 mm;这时荧光屏上已可显示胎心呈快速闪烁样搏动,但较微弱,需要仔细辨别,60 d后胎心有规律性搏动明显,并可见少量心包液。

妊娠50 d时的声像图中脊柱清晰可见,回声很强,形如两条平行的串株,至尾椎逐渐靠拢,脊柱横断面为一光环,中心呈透声暗区。脊柱边缘呈半圆形梳状,与脊柱呈一定角度,位于脊柱内弯曲的暗区。

妊娠56 d看到胎儿的四肢骨骼为弯曲的连续光带,回声很强。这时的股骨长约10.25±1.12 mm。

2.2 出血与流产

雌猴配种后从阴道流出血性分泌物是妊娠出血还是流产预兆?应认真仔细加以鉴别。例如在354只确诊孕猴中有3例雌猴于交配后15 d诊断为妊娠,其中有2例和1例分别在交配后21 d、24 d从阴道流出紫褐色血性分泌物,此时B超显示妊娠囊无正常球形,变狭窄塌陷,呈不规则的三角形,囊壁光环回声减弱,边缘模糊,囊内未见胚胎。10 d后再查,宫腔内囊体消失。而另有218例妊娠出血的孕猴,B超检查妊娠囊结构仍然清楚,妊娠囊长径随着孕期的增加而增长,有的已有胚芽结构,其后的妊娠过程正常。

2.3 死胎

死胎多见于妊娠中、后期,4只孕猴于交配后65 d B超显示,胎猴的胎心有规律性跳动,胎体形态正常,稍弯曲;第95 d复查时,胎心无跳动,脊柱变形,提示胎猴死亡。剖腹产手术取出死胎,死胎头部、腹部凹陷,肢体发白。

2.4 过期妊娠

猕猴妊娠期为160 d,对3例185 d过期妊娠的孕猴进行B超检查显示,胎猴胎头清晰,2条串珠光点的脊柱以及半圆形梳状肋骨极为明显,心脏呈有规律的跳动,四肢骨呈强回声,时而见到胎动。

2.5 其他

妊娠检查时,还发现1例猕猴子宫肌瘤病例,B超显示,子宫体积增大伴形态改变,表现为不均匀性增大,长宽厚为100 mm×70 mm×55 mm,回声极度增强,瘤体向子宫表面凸起,剖腹产手术取出子宫,病理检查证实是浆膜下肌瘤。

B超还显示约60%猕猴妊娠时出现副胎盘,超声表现为正常胎盘的附近或另一对侧见到另一胎盘声像,与主胎盘之间有胎膜和血管相连。

3 讨论

根据对354例猕猴早期妊娠诊断的探索,解决了猕猴繁殖中20 d前确诊妊娠的难题,获得了理想的猕猴早早孕诊断方法。我们认为B超是一种确诊时间早、准确率高且操作方便的诊断技术,B超用于猕猴的妊娠诊断和孕期监护优于临床常用的其他方法。B超不仅直观地探测到妊娠子宫的变化,而且可将扫描图像和测量数据记录下来,作为繁殖和科研的客观依据。

在猕猴的繁殖生产上,B超诊断最早可以检测妊娠11~15 d的胚胎,到妊娠20 d时可达到100%确诊。B超的应用可以及早发现孕猴,及时将孕猴隔离饲养,避免流产,提高仔猴成活率;B超诊断为空怀的母猴,可及时补配,从而及时有效地利用繁殖季节,提高繁殖效率。

猕猴的妊娠期大致可分为3期:20 d前为早早期妊娠,60 d前为早期妊娠,61~160 d为中晚期[4]。在胎猴不同发育时期,其组织学特征和羊水等体积的变化也不同,通过对354例孕猴的超声检测,初步摸索出不同胎龄猴生长发育的影像特点。在早早期的妊娠声像图中看到子宫内有妊娠囊便可以判断为怀孕。在妊娠的早期可观察到胎体、胎儿头臀径、胎心搏动等,追踪其变化可动态观察胚胎发育是否正常、了解早孕子宫生理或病理状况,从而及时发现早期流产、宫内发育不良等异常情况。中后期,可观察胎猴双顶径、股骨长径、胎心搏动、胎盘等状况了解胎猴发育程度,预测胎龄和预产期。

在B超检查的实际操作中,要考虑猕猴的特点,膀胱不易充分蓄积尿液,造成检查时常常缺乏理想参照物,而且猕猴子宫体积小,子宫与周围软组织回声交融,无明显界限,不易辨别。因此,应适当配合直肠触诊,人为制造参照物,以提高确诊率。

参考文献

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