專利名稱：一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦開采工藝，具體地講，是涉及一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法。
背景技術(shù)：
煤礦開采中，需要保持回采巷道的通風(fēng)順暢，以確保施工的安全以及采煤工作面上隅角瓦斯的稀釋與排放。上隅角瓦斯積聚是指回風(fēng)區(qū)上隅角存在體積大于0. 5m3的空間內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛冗_到或超過2%的現(xiàn)象。積聚的原因有如下幾方面一是采煤工作面上隅角這個地方是采空區(qū)漏風(fēng)出口，采空區(qū)漏風(fēng)會帶出大量高濃度的瓦斯；二是采煤工作面上隅角是風(fēng)流的渦流區(qū)，不利于高濃度瓦斯的及時排放；三是由于瓦斯密度比空氣小，所以瓦斯有向上運移的趨勢。現(xiàn)在常用的回采巷道設(shè)計是“U”型結(jié)構(gòu)，如圖1所示，進風(fēng)巷和回風(fēng)巷與采煤工作面構(gòu)成“U”字型，這種設(shè)計幾乎把上述幾種積聚的可能性都包括了。為了防治上隅角瓦斯積聚，有一種“υ+L”型回采巷道結(jié)構(gòu)也被廣泛應(yīng)用，如圖2所示，在回風(fēng)巷的旁邊附加了一條排瓦斯巷，排瓦斯巷與回風(fēng)巷之間由聯(lián)絡(luò)巷連通，各聯(lián)絡(luò)巷之間的距離為60 IOOm左右。 當采煤工作面位于I號聯(lián)絡(luò)巷前方時，I號聯(lián)絡(luò)巷與排瓦斯巷相通，其他各巷被密閉，隨著工作面的前移，I號聯(lián)絡(luò)巷進入采空區(qū)深部，II號聯(lián)絡(luò)巷在到達與工作面平行的位置時被打開，……如此下去。由于瓦斯都排到了排瓦斯巷，造成排瓦斯巷瓦斯?jié)舛冉?jīng)常超限，難于控制；同時，由于排瓦斯巷是利用采空區(qū)回風(fēng)，容易引起采空區(qū)煤炭自燃。“Y”型回采巷道結(jié)構(gòu)也有大量的應(yīng)用，如圖3所示，在采空區(qū)內(nèi)靠著上部煤柱保留一條巷道作為回風(fēng)巷，可以有效防止上隅角瓦斯積聚，但是由于向采空區(qū)漏風(fēng)嚴重，容易引起采空區(qū)煤炭自燃。還有 “W”型回采巷道結(jié)構(gòu)，在采煤層中間開出一條進風(fēng)巷道，如圖4所示，這種情況只不過是使采空區(qū)漏風(fēng)范圍小了，但是上、下隅角都有瓦斯，改進用途不大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，針對采煤工作面上隅角瓦斯積聚的問題，本發(fā)明提供了一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，該方法能夠有效排除上隅角瓦斯，同時提供了一個進行其它安全技術(shù)作業(yè)的空間，可以打鉆孔抽采瓦斯，也可以向煤層打鉆孔注入阻化液防火，還可以進行常規(guī)煤層注水作業(yè)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，其特征是，在原“U”型回采巷道的基礎(chǔ)上，增加一條工藝巷，所述工藝巷置于煤層頂部且靠近回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)，與回風(fēng)巷、進風(fēng)巷平行，所述進風(fēng)巷通過工作面分別與回風(fēng)巷、工藝巷連通，構(gòu)成兩條“U”型通風(fēng)道；所述工藝巷內(nèi)既有全負壓通風(fēng)，同時也設(shè)置局部通風(fēng)機通風(fēng)。較佳的是，工藝巷位于回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)水平距離10 15m位置處。一般來講，工藝巷的巷道斷面積比回風(fēng)巷道斷面積略小。
進一步地，還在回風(fēng)巷設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門，調(diào)節(jié)回風(fēng)巷的風(fēng)量，通過工藝巷的分流作用和調(diào)節(jié)風(fēng)門的均壓作用相結(jié)合，減少向采空區(qū)漏風(fēng)和流向上隅角處的瓦斯。進一步地，在工藝巷內(nèi)還布置有鉆場，抽采瓦斯、向煤層注水或注阻化液。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明在原有“U”型回采巷道的基礎(chǔ)上，在距離采煤工作面回風(fēng)巷附近的煤層頂部增設(shè)一條工藝巷，該工藝巷不僅可以和進風(fēng)巷構(gòu)成一條通風(fēng)回路，將原回風(fēng)巷的回風(fēng)分流，避免回風(fēng)區(qū)上隅角瓦斯的積聚；還可以在工藝巷內(nèi)布置鉆場，抽采本煤層、鄰近層和采空區(qū)瓦斯，或向煤層注水或注阻化液， 達到降塵與防火的目的，與生產(chǎn)互不干擾。2、工藝巷定義為井下局部用風(fēng)地點，采用全負壓通風(fēng)加局部通風(fēng)機通風(fēng)的方式，可以有效引導(dǎo)回風(fēng)分流。3、在原回風(fēng)巷設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門，調(diào)節(jié)回風(fēng)巷和工藝巷的分流量，有效防止上隅角瓦斯積聚及采空區(qū)煤炭自燃。為我國高瓦斯、易自燃煤層有效防上隅角治瓦斯積聚與采空區(qū)煤炭自燃提供了理論依據(jù)與實踐經(jīng)驗，為礦井災(zāi)害的綜合治理提供了新的思路與途徑。此工藝被工人們稱為“上隅角瓦斯的克星”。


圖1是“U”型回采巷道設(shè)計俯視圖；圖2是“U+L”型巷道設(shè)計俯視圖；圖3是“Y”型巷道設(shè)計俯視圖；圖4是“W”型巷道設(shè)計俯視圖；圖5是本發(fā)明雙“U”型回采巷道在放頂煤采煤法中的橫截面圖；圖6是本發(fā)明雙“U”型回采巷道在一次采全高采煤法中的橫截面圖；圖7是本發(fā)明雙“U”型回采巷道設(shè)計俯視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖5、圖6所示，本發(fā)明是在原“U”型回采巷道的基礎(chǔ)上，在采煤工作面回風(fēng)巷內(nèi)錯10 15m左右沿煤層頂部布置一條工藝巷。根據(jù)采煤法的不同，工藝巷的具體位置也不同，其依據(jù)CFD (計算流體力學(xué))和滲流力學(xué)理論，結(jié)合工作面、采空區(qū)的多孔介質(zhì)特性，采用數(shù)值模擬的方法準確確定。工藝巷1與進風(fēng)巷2、回風(fēng)巷3均平行，如圖7所示，進風(fēng)巷2 與工作面4、工藝巷1構(gòu)成一條“U”型通道；同時進風(fēng)巷2與工作面4、回風(fēng)巷3構(gòu)成另一條 “U”型通道，兩條“U”型通道共同通風(fēng)。工藝巷1巷道內(nèi)既有全負壓通風(fēng)，同時也設(shè)置有局部通風(fēng)機5進行局部通風(fēng)。在回風(fēng)巷3設(shè)置有調(diào)節(jié)風(fēng)門6，通過工藝巷的分流作用和調(diào)節(jié)風(fēng)門的均壓作用相結(jié)合，減少向采空區(qū)7漏風(fēng)和流向上隅角處的瓦斯。還可以在工藝巷1內(nèi)布置鉆場，抽采本煤層、鄰近層和采空區(qū)瓦斯，采前預(yù)抽與邊采邊抽相結(jié)合；還可以打鉆向煤層注水或注阻化液，達到降塵與防火的目的，與生產(chǎn)互不干擾。上述對于工藝巷1的巷道斷面積沒有嚴格要求，一般比回風(fēng)巷3斷面積略小一些為好，可以通過設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量；支護也沒有特殊要求。放頂煤開采時，工藝巷內(nèi)的瓦斯管理既可以按照工作面回風(fēng)巷管理，也可以按照專用排放瓦斯巷道管理；采用其他采煤方法時，工藝巷內(nèi)的瓦斯管理要嚴格按照工作面回
4風(fēng)巷管理。圖5所示為放頂煤采煤法的實施例，工藝巷1位于煤層頂部，靠近并高于回風(fēng)巷3， 此處恰為采煤工作面上隅角瓦斯的積聚地，也是采空區(qū)瓦斯涌向上隅角的主要通道，有效截留了上隅角的瓦斯，防止了工作面上隅角瓦斯積聚和采空區(qū)煤炭自燃。圖6所示為一次采全高采煤法的實施例，工藝巷1位于煤層頂部，沿煤層頂板布置，靠近并與回風(fēng)巷3等高平齊，主要截留流向上隅角的瓦斯。本發(fā)明通過設(shè)置工藝巷，使工作面上隅角瓦斯被回風(fēng)巷和工藝巷分流，上隅角瓦斯不易積聚，濃度減小；由于回風(fēng)半徑變小，采空區(qū)的漏風(fēng)區(qū)減小，采空區(qū)內(nèi)不易發(fā)生煤炭自燃；工藝巷采用全負壓通風(fēng)加局部通風(fēng)機通風(fēng)，保持了工藝巷內(nèi)部形成穩(wěn)定的通風(fēng)；同時還可以從工藝巷內(nèi)打鉆孔抽采瓦斯、煤層注水或注阻化液，達到抽采瓦斯、降塵和防火的綜合目的。設(shè)置全負壓通風(fēng)加局部通風(fēng)機通風(fēng)的工藝巷，并結(jié)合調(diào)節(jié)風(fēng)門均壓、瓦斯抽采系統(tǒng)等綜合防治措施，能有效防止上隅角瓦斯積聚及采空區(qū)煤炭自燃，為我國高瓦斯、易自燃煤層開采，有效防治上隅角瓦斯積聚與采空區(qū)自燃提供了理論依據(jù)與實踐經(jīng)驗，為礦井災(zāi)害的綜合治理提供了新的思路與途徑。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，其特征是，在原“U”型回采巷道的基礎(chǔ)上，增加一條工藝巷，所述工藝巷置于煤層頂部且靠近回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)，與回風(fēng)巷、進風(fēng)巷平行，所述進風(fēng)巷通過工作面分別與回風(fēng)巷、工藝巷連通，構(gòu)成兩條“U”型通風(fēng)道；所述工藝巷內(nèi)既有全負壓通風(fēng)，同時也設(shè)置局部通風(fēng)機通風(fēng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，其特征是，所述工藝巷在所述回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)水平距離10 15m位置處。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，其特征是，所述工藝巷的巷道斷面積比回風(fēng)巷道斷面積小。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，其特征是，在所述回風(fēng)巷設(shè)置有調(diào)節(jié)風(fēng)門，調(diào)節(jié)回風(fēng)巷的風(fēng)量。
5.如權(quán)利要求3所述的一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，其特征是，在所述回風(fēng)巷設(shè)置有調(diào)節(jié)風(fēng)門，調(diào)節(jié)回風(fēng)巷的風(fēng)量。
6.如權(quán)利要求1或2或5所述的一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，其特征是，在所述工藝巷內(nèi)還布置有鉆場，用于抽采瓦斯，向煤層注水、注阻化液。
7.如權(quán)利要求3所述的一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，其特征是，在所述工藝巷內(nèi)還布置有鉆場，用于抽采瓦斯，向煤層注水、注阻化液。
8.如權(quán)利要求4所述的一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，其特征是，在所述工藝巷內(nèi)還布置有鉆場，用于抽采瓦斯，向煤層注水、注阻化液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種預(yù)防采煤工作面上隅角瓦斯積聚的方法，是在原“U”型回采巷道的基礎(chǔ)上，增加一條工藝巷，工藝巷置于煤層頂部且靠近回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)，與回風(fēng)巷、進風(fēng)巷平行，進風(fēng)巷通過工作面分別與回風(fēng)巷、工藝巷連通，構(gòu)成兩條“U”型通風(fēng)道；工藝巷內(nèi)既有全負壓通風(fēng)，同時也設(shè)置局部通風(fēng)機通風(fēng)。在工藝巷內(nèi)還布置有鉆場，抽采瓦斯、向煤層注水或注阻化液。本發(fā)明在原有“U”型回采巷道的基礎(chǔ)上，增設(shè)一條工藝巷，構(gòu)成雙“U”型通風(fēng)回路，將原回風(fēng)巷的回風(fēng)分流，避免回風(fēng)區(qū)上隅角瓦斯的積聚；還可以在工藝巷內(nèi)布置鉆場，抽采本煤層、鄰近層和采空區(qū)瓦斯，或向煤層注水或注阻化液，達到降塵與防火的目的，與生產(chǎn)互不干擾。
文檔編號E21F1/00GK102562088SQ20121003422
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者康懷宇, 薛景明 申請人:華北科技學(xué)院, 山西汾西礦業(yè)(集團)有限責(zé)任公司