本發(fā)明涉及一種礦井無氧工作面高效回采方法，尤其是一種適用于回采工作的一種高瓦斯礦井無氧工作面的回采方法，屬礦井瓦斯事故防治及高效開采技術(shù)領(lǐng)域，

背景技術(shù)：

瓦斯是危害礦井安全生產(chǎn)的重要因素之一。瓦斯對礦井安全的威脅主要有爆炸、突出和窒息等形式，其中瓦斯煤塵爆炸和煤與瓦斯突出嚴(yán)重威脅著井下人員生命和礦井設(shè)施的安全。瓦斯爆炸不僅造成人員傷亡，而且嚴(yán)重摧毀井巷設(shè)施、中斷生產(chǎn)，甚至還會引起煤塵爆炸、礦井火災(zāi)及井巷垮塌等二次災(zāi)害。根據(jù)國家煤監(jiān)局事故統(tǒng)計，井下一次死亡人數(shù)較多的重大事故主要由瓦斯爆炸和瓦斯突出引起，2001～2013年全國共發(fā)生瓦斯事故1663起，死亡9126人，具體見表1。

表1 2001～2013年煤礦瓦斯事故統(tǒng)計

2001～2004年我國煤礦瓦斯事故一直處于高發(fā)狀態(tài)，2004年以后呈穩(wěn)步下降趨勢，但占全國煤礦事故總次數(shù)比重一直在增大；瓦斯事故死亡人數(shù)在2003年之后穩(wěn)步下降，占全國煤礦事故死亡總?cè)藬?shù)比重始終居高不下，這意味著我們所面臨的瓦斯治理形勢依然嚴(yán)峻。

近年來，我國礦井開采深度越來越大，瓦斯賦存量也隨之急劇增加，導(dǎo)致瓦斯災(zāi)害愈顯突出。因此，降低或解除瓦斯對礦井安全生產(chǎn)的威脅具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有開采技術(shù)中存在的不足，提供一種方法簡單、操作方便、克服高瓦斯礦井潛在威脅的一種高瓦斯礦井無氧工作面的回采方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的高瓦斯礦井無氧工作面的回采方法，包括如下步驟：

a.選擇高瓦斯礦井未受擾動的首采煤層且煤層頂板裂隙未與地面導(dǎo)通的工作面；

b.在工作面的進(jìn)風(fēng)順槽和運輸順槽內(nèi)分別設(shè)置超前支護(hù)和柔性密閉墻，使回采空間與外界大氣隔絕；

c.在進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)的柔性密閉墻上設(shè)置制氮系統(tǒng)，通過制氮系統(tǒng)不斷向封閉空間內(nèi)注入氮氣，使工作面形成無氧作業(yè)環(huán)境，在運輸順槽內(nèi)的柔性密閉墻上設(shè)置空調(diào)機(jī)組；

d.在回采空間內(nèi)設(shè)置氣體及溫度監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，對氣體含量和溫度進(jìn)行實時監(jiān)測；

e.當(dāng)回采空間內(nèi)的氧濃度低于5％時，開始回采作業(yè)，隨著工作面的推進(jìn)移動柔性密閉墻，直至柔性密閉墻移到進(jìn)風(fēng)順槽和運輸順槽的巷口為止，工作面繼續(xù)回采直至停采線。

所述的柔性密閉墻由墻體、柔性氣囊和輪座構(gòu)成，通過對柔性氣囊進(jìn)行注氣和減小注氣速率或臨時停注實現(xiàn)密封和移動。

所述柔性密閉墻超前工作面的距離為d，d的范圍為1.5D<d<2D，其中D為超前支護(hù)的長度。

所述柔性密閉墻的移動頻次和距離與工作面的推進(jìn)速度相互協(xié)調(diào)，工作面推進(jìn)d-1.5D，柔性密閉墻移動一次，移動距離為Δd，Δd滿足0<Δd<0.5D。

所述的空調(diào)機(jī)組包括空調(diào)機(jī)、抽出式通風(fēng)機(jī)和除塵器，抽出式通風(fēng)機(jī)與制氮系統(tǒng)形成通風(fēng)回路，空調(diào)機(jī)和除塵器實時對工作面進(jìn)行降溫和除塵。

所述的氣體及溫度監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)包括相互連通的5組測試氣體含量及溫度的傳感器，5組傳感器分別設(shè)在進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)的柔性密閉墻處、下隅角處、工作面中部、上隅角處和運輸順槽內(nèi)的柔性密閉墻處。

當(dāng)回采空間內(nèi)的氧濃度達(dá)到或超過8％時，電源自動切斷，停止生產(chǎn)作業(yè)。

當(dāng)回采空間內(nèi)的溫度超過26℃時，氣體及溫度監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出警示信號并通過空調(diào)機(jī)采取強制冷措施，使工作環(huán)境溫度下降至15～20℃。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

(1)操作簡單，易實施易協(xié)調(diào)。工作面推進(jìn)過程中，制氮系統(tǒng)和空調(diào)機(jī)組根據(jù)氣體及溫度監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實時調(diào)節(jié)、自動控制，密閉可適當(dāng)滯后超前支護(hù)跟進(jìn)而后移，保證定空間無氧作業(yè)環(huán)境即可。

(2)密閉嚴(yán)實、可移動。采用柔性氣囊可使密閉與巷道圍巖密實接觸，封閉效果好，且密閉隨工作面推進(jìn)實時后移，減少了制氮注氮量。

(3)降溫除塵，良好作業(yè)環(huán)境。通過空調(diào)機(jī)組對工作面礦塵不間斷抽吸、溫度實時調(diào)控，創(chuàng)造了適合人員作業(yè)、機(jī)械設(shè)備運行的工作環(huán)境。

(4)實用性強，可靠性高。有效解決了工作面瓦斯聚集、發(fā)火和爆炸等事故，保障了工作人員生命安全和井下設(shè)備安全。

(5)降本創(chuàng)收。降低了瓦斯防治和治理費用，提高了工作面生產(chǎn)效率，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種高瓦斯礦井無氧工作面的回采方法布置示意圖。

圖2為柔性密閉墻俯視圖。

圖3為柔性密閉墻正視圖。

圖中：1—工作面；2—進(jìn)風(fēng)順槽；3—運輸順槽；4—超前支護(hù)；5—皮帶；6—柔性密閉墻；7—制氮系統(tǒng)；8—空調(diào)機(jī)組；9—氣體及溫度監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)；10—墻體；11—柔性氣囊；12—滾輪；13—輪座；14—運輸順槽密閉皮帶通道。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖中實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

如圖1所示，本發(fā)明的高瓦斯礦井無氧工作面的回采方法，具體步驟如下：

a.選擇高瓦斯礦井未受擾動的首采煤層且煤層頂板裂隙未與地面導(dǎo)通的工作面1；

b.在工作面1的進(jìn)風(fēng)順槽2和運輸順槽3內(nèi)分別設(shè)置超前支護(hù)4和柔性密閉墻6，使回采空間與外界大氣隔絕；所述的柔性密閉墻6由墻體10、柔性氣囊11和輪座13構(gòu)成，通過對柔性氣囊11進(jìn)行注氣和減小注氣速率或臨時停注實現(xiàn)密封和移動；柔性密閉墻6超前工作面1的距離為d，d的范圍為1.5D<d<2D，其中D為超前支護(hù)4的長度；柔性密閉墻6的移動頻次和距離與工作面1的推進(jìn)速度相互協(xié)調(diào)，工作面推進(jìn)d-1.5D，柔性密閉墻6移動一次，移動距離為Δd，Δd滿足0<Δd<0.5D。進(jìn)風(fēng)順槽2用于進(jìn)風(fēng)和運料，安設(shè)的柔性密閉墻6類似風(fēng)門，可以對開行人；運輸順槽3用于出煤和回風(fēng)，安設(shè)的柔性密閉墻6下留有皮帶5通過的運輸順槽密閉皮帶通道14。

c.在進(jìn)風(fēng)順槽2內(nèi)的柔性密閉墻6上設(shè)置制氮系統(tǒng)7，在運輸順槽3內(nèi)的柔性密閉墻6上設(shè)置空調(diào)機(jī)組8，啟動制氮系統(tǒng)7和空調(diào)機(jī)組8中的抽出式通風(fēng)機(jī)，形成通風(fēng)回路，且不間斷向封閉的工作面1注入氮氣。通過制氮系統(tǒng)7不斷向封閉空間內(nèi)注入氮氣，使工作面1形成無氧作業(yè)環(huán)境，所述的空調(diào)機(jī)組8包括空調(diào)機(jī)、抽出式通風(fēng)機(jī)和除塵器，抽出式通風(fēng)機(jī)與制氮系統(tǒng)7形成通風(fēng)回路，空調(diào)機(jī)和除塵器實時對工作面進(jìn)行降溫和除塵。

d.在回采空間內(nèi)設(shè)置氣體及溫度監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)9，對氣體含量和溫度進(jìn)行實時監(jiān)測；所述的氣體及溫度監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)9包括相互連通的5組測試氣體含量及溫度的傳感器，5組傳感器分別設(shè)在進(jìn)風(fēng)順槽2內(nèi)的柔性密閉墻6處、下隅角處、工作面1中部、上隅角處和運輸順槽3內(nèi)的柔性密閉墻6處；

e.根據(jù)制氮系統(tǒng)7的注氮速率和工作面1的封閉空間大小預(yù)計工作面1充滿氮氣時，啟動氣體及溫度監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)9，分別監(jiān)測進(jìn)風(fēng)順槽2內(nèi)的柔性密閉墻6處、下隅角處、工作面1中部、上隅角處和運輸順槽3內(nèi)的柔性密閉墻6處的氣體含量和溫度情況，當(dāng)回采空間內(nèi)的氧濃度低于5％時，工人才可配帶氧氣呼吸器進(jìn)入工作面1，開始回采作業(yè)，當(dāng)回采空間內(nèi)的氧濃度達(dá)到或超過8％時，電源自動切斷，停止生產(chǎn)作業(yè)；當(dāng)氧濃度降低至5％以下時，工作面1恢復(fù)生產(chǎn)；

f.隨著工作面1的推進(jìn)移動柔性密閉墻6，直至柔性密閉墻6移到進(jìn)風(fēng)順槽2和運輸順槽3的巷口為止，此時工作面1繼續(xù)回采直至停采線，工作面回采結(jié)束。

生產(chǎn)過程中，啟動空調(diào)機(jī)組8中的空調(diào)機(jī)和除塵器，降低工作面1的礦塵濃度，調(diào)節(jié)工作面1的溫度在15～20℃之間，最高溫度不得超過26℃；當(dāng)工作面1溫度超過26℃時，氣體及溫度監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)9發(fā)出警示信號并通過空調(diào)機(jī)組8采取強制冷措施，使工作環(huán)境溫度下降至15～20℃；

由于移柔性密閉墻6超前工作面1的距離d大于超前支護(hù)長度D，在不影響工作面1正常推進(jìn)的情況下可適當(dāng)滯后移動柔性密閉墻6。

如圖2和圖3所示，柔性密閉墻6包括帶有滾輪12的輪座13，輪座13上設(shè)有墻體10，墻體10的四周設(shè)有柔性氣囊11，輪座13與墻體10通過軸連接，輪座13可以繞軸轉(zhuǎn)動。

將柔性密閉墻6的輪座13向上轉(zhuǎn)動，使?jié)L輪12脫離巷道底板，通過注氣設(shè)備(如風(fēng)機(jī))向柔性密閉墻6邊緣的柔性氣囊11不間斷注氣，保證柔性密閉墻6與巷道圍巖接觸嚴(yán)實，使工作面與外界大氣隔絕形成封閉空間。

將輪座13向下轉(zhuǎn)動，使?jié)L輪12接觸巷道底板，適當(dāng)減小注氣速率或臨時停注，帶壓移動柔性密閉墻6。柔性密閉墻6的移動頻次和距離與工作面1的推進(jìn)速度相互協(xié)調(diào)，工作面推進(jìn)d-1.5D，柔性密閉墻6移動一次，移動距離為Δd，Δd滿足0<Δd<0.5D。