CN111911226B - 回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统及方法,包括联巷抽采单元、密闭抽采单元以及主抽采单元;所述联巷采集单元以及所述密闭抽采单元分别对回采工作面回风隅角中的瓦斯进行抽采,并将抽采后的瓦斯输入至主抽采单元;所述主抽采单元对输入的瓦斯进行输出;通过联巷抽采单元与密闭抽采单元对回采工作面回风隅角中的瓦斯进行交替抽采,从而消除了回风隅角瓦斯超限,确保了回采工作面高效生产,并有效控制了超长工作面回风隅角瓦斯的涌出。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯领域,具体涉及一种回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统及方法。
背景技术
在煤炭开采过程中,随之而来的瓦斯大量涌出,这给煤矿安全生产带来极大困扰。随着矿井采掘机械化程度的提高、技术的进步、生产水平的提升和采掘强度的加大,矿井煤层瓦斯涌出量急骤增加、煤层瓦斯超限现象更为频繁,而煤层瓦斯超限的发生地点绝大多数是在采掘工作面,其中回采工作面的回风隅角尤为突出。
随着现代化矿井的建设以及我国煤炭开采技术的不断进步,采掘装备也在日益升级和改进,带动了采掘效率和作业安全的提升,矿井工作面长度也大大增加。为了适应超长工作面(回采长度一般大于3000m)的布置及高效回采,回采工作面一般采用多巷布置(“一面三巷”或“一面四巷”)。工作面准备巷道一般采用双巷掘进,即并行掘进2条巷道,每隔一定距离设置1个联络巷来保障两条巷道的贯通性,以便通风、运输等。工作面回采期间“一进两回”或“多进多回”的通风系统,一般有2个回风巷。这种巷道布置方式及通风方法,为回采工作面高效生产提供了基础保障。但正因为这种超长回采工作面机械化水平高、开采强度大、产量集中,使得回风隅角瓦斯积聚、涌出显得更加突出。
虽然针对工作面回风隅角瓦斯的抽采有诸多不同方式,例如调整工作面通风系统、回风隅角设置临时挡风帘、安设局部通风机、减小采空区漏风、三相泡沫挤回风隅角瓦斯、建立工作面尾排系统、增加工作面风量、设置瓦斯稀释器及风水引射器等采空区瓦斯抽采、顶板走向钻孔抽采、回风隅角插管和埋管等瓦斯抽采措施,但不同的措施具有一定的适用性,且在抽采效果、经济性及可靠性上也有所不同,目前并没有一种适应于超长工作面的高效抽采回风隅角瓦斯的系统及方法。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是克服现有技术中的缺陷,提供回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统及方法,能够消除回风隅角瓦斯超限,确保了回采工作面高效生产,有效控制了超长工作面回风隅角瓦斯的涌出。
本发明的回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统,包括联巷抽采单元、密闭抽采单元以及主抽采单元;
所述联巷抽采单元对回采工作面回风隅角中的瓦斯进行抽采,并将抽采后的瓦斯输入至主抽采单元;
所述密闭抽采单元对回采工作面回风隅角中的瓦斯进行抽采,并将抽采后的瓦斯输入至主抽采单元;
所述主抽采单元对输入的瓦斯进行输出。
进一步,所述联巷抽采单元包括负压风筒以及设置于联巷的联巷抽采支管;所述负压风筒的输入端通过末端抽采支管与回采工作面回风隅角中的抽采点连接,所述负压风筒的输出端与联巷抽采支管的输入端连接;所述联巷抽采支管的输出端与主抽采单元的输入端连接。
进一步,所述密闭抽采单元包括内部形成有空腔的永久密闭以及密闭抽采支管;所述永久密闭的一侧有供瓦斯进入所述永久密闭内的联巷;所述密闭抽采支管的输入端与所述永久密闭的内部连通,所述密闭抽采支管的输出端与主抽采单元的输入端连接。
进一步,所述永久密闭包括沿瓦斯流动方向设置于同一回风巷的第一封堵体以及第二封堵体,所述密闭抽采支管贯穿设置于第二封堵体。
进一步,所述末端抽采支管的输入端设置有滤网。
进一步,所述密闭抽采支管的输入端设置有滤网。
一种回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的方法,包括如下步骤:
S1.根据采面的作业移动方向,对若干个联巷进行排序,得到联巷序列(S1,S2,…,Si,…,SN);其中,Si为第i个联巷,i为联巷序号,i取值为正整数;
S2.开启密闭抽采支管抽采第i个永久密闭内的瓦斯;
S3.若采面经过联巷Si+1前,与联巷Si+1的水平距离为D1时,则进行如下操作:
S31.关闭并拆除密闭抽采支管;
S32.开启设置于联巷Si+2的联巷抽采支管抽采瓦斯;
S4.构建第i+1个永久密闭,并将密闭抽采支管贯穿设置于所述第i+1个永久密闭的第二封堵体;
S5.若采面经过联巷Si+1后,与联巷Si+1的水平距离为D2时,则进行如下操作:
S51.关闭并拆除设置于联巷Si+2的联巷抽采支管;
S52.更新联巷序号i为i+1,并返回执行步骤S2。
进一步,步骤S4中,构建第i+1个永久密闭,具体包括:
S41.将第i个永久密闭的第二封堵体作为第i+1个永久密闭的第一封堵体;
S42.采面经过联巷Si+2前,在与联巷Si+2的巷道口距离为d1处设置封堵体,并将所述封堵体作为第i+1个永久密闭的第二封堵体。
进一步,步骤S4中,在构建第i+1个永久密闭前,在联巷Si+1处设置临时挡风件。
本发明的有益效果是:本发明公开的一种回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统及方法,通过联巷抽采单元与密闭抽采单元对回采工作面回风隅角的瓦斯进行交替抽采,实现对工作面回风隅角瓦斯涌出的连续、高效治理,有效解决了超长工作面回风隅角瓦斯涌出治理的难题,实现了抽采管路的回收,具有显著的安全和经济效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明的开启密闭抽采支管进行抽采的平面示意图;
图2为本发明的开启联巷抽采支管进行抽采并构建永久密闭的平面示意图;
图3为本发明的开启密闭抽采支管并关闭联巷抽采支管进行抽采的平面示意图;
其中,2-抽采主管;3-三通;4-密闭抽采支管;5-滤网;61-封堵体Ⅰ;62-封堵体Ⅱ;63-封堵体Ⅲ;7-临时密闭;8-联巷抽采支管;9-负压风筒;10-末端抽采支管;11-支架;12-弯头。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明,如图所示:
本发明的回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统,包括联巷抽采单元、密闭抽采单元以及主抽采单元;
所述联巷抽采单元对回采工作面回风隅角中的瓦斯进行抽采,并将抽采后的瓦斯输入至主抽采单元;
所述密闭抽采单元对回采工作面回风隅角中的瓦斯进行抽采,并将抽采后的瓦斯输入至主抽采单元;
所述主抽采单元对输入的瓦斯进行输出。
本实施例中,所述联巷抽采单元包括设置于联巷的联巷抽采支管8以及设置于一号回风巷的负压风筒9;所述联巷为一号回风巷与二号回风巷之间的连通巷道;一号回风巷与二号回风巷之间有若干个联巷,所述若干个联巷分别是联巷①、联巷②、联巷③、以及联巷④。所述联巷抽采支管8贯穿设置于临时密闭7,对所述联巷抽采支管8进行拆除时,可将所述联巷抽采支管8从所述临时密闭7中拔出;所述临时密闭7为设置于联巷并用于封堵联巷的封闭件,从而防止进风在一号回风巷与二号回风巷之间流动,保证了一号回风巷以及二号回风巷中风压的稳定;对所述临时密闭7进行拆除时,可将所述临时密闭7从所述联巷中移除。
所述负压风筒9具有高强度的柔性且可伸缩,其耐负压强度大于5kPa;如图1所示,所述负压风筒9的长度L2为煤柱长度L1的1.2~1.5倍,所述煤柱位于相邻两个联巷之间;所述负压风筒9的输入端通过末端抽采支管10与回采工作面回风隅角中的抽采点连接,所述负压风筒9的输出端通过弯头12与联巷抽采支管8的输入端连接;所述联巷抽采支管8的输出端通过三通3与主抽采单元的输入端连接。
本实施例中,所述密闭抽采单元包括内部形成有空腔的永久密闭以及密闭抽采支管4;如图1所示,所述永久密闭的一侧有供瓦斯进入所述永久密闭内的联巷①;所述密闭抽采支管4的输入端与所述永久密闭的内部连通,所述密闭抽采支管4的输入端与所述封堵体Ⅱ62之间的距离为d2,所述d2<6m;所述密闭抽采支管4的输出端与主抽采单元的输入端连接。
本实施例中,如图1所示,所述永久密闭包括沿瓦斯流动方向设置于二号回风巷的封堵体Ⅰ61以及封堵体Ⅱ62,所述密闭抽采支管4贯穿设置于封堵体Ⅱ62,对所述密闭抽采支管4进行拆除时,可将所述密闭抽采支管4从所述封堵体Ⅱ62中拔出。
本实施例中,所述主抽采单元包括设置于二号回风巷的抽采主管2;所述抽采主管2的输入端通过三通3分别与所述密闭抽采单元以及所述联巷抽采单元的输出端连接。主抽采单元还包括用于测定瓦斯抽采参数及检测其他气体指标情况的测定装置,所述测定装置包括流量测量仪器、瓦斯浓度传感器、温度测量仪器以及一氧化碳传感器等,为了不影响抽采主管抽采瓦斯,可以将所述测定装置设置于所述抽采主管的输出端附近。
本实施例中,如图1所示,所述末端抽采支管10固定设置于支架11上;所述末端抽采支管10的输入端超出采空区的切顶线并设置于采空区抽采点,且所述末端抽采支管10的输入端与采空区切顶线的距离为d3,所述d3≤300mm;所述末端抽采支管10的输入端设置有具有防锈特性的金属滤网5,从而有效地防止吸入煤渣及其他杂物;所述末端抽采支管10的输出端通过快速接头与所述负压风筒9的输入端连接。
本实施例中,所述密闭抽采支管4的输入端设置有具有防锈特性的金属滤网5,进而有效地防止吸入煤渣及其他杂物。
需要说明的是,由于整个系统的管路中是瓦斯的流动,为了保证瓦斯流动的方向性,在各管路上均设置有相应的闸阀。
一种基于回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯系统的抽采瓦斯的方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1.根据采面的作业移动方向,对若干个联巷进行排序,得到联巷序列(S1,S2,…,Si,…,SN);其中,Si为第i个联巷,i为联巷序号,i取值为正整数;本实施例中,联巷①为S1、联巷②为S2、联巷③为S3、联巷④为S4;所述采面为回采工作面中最接近采空区的工作区域。
S2.如图1所示,在开始抽采阶段,从联巷序号i为1开始,瓦斯通过联巷S1流入到所述第1个永久密闭内;所述密闭抽采支管4贯穿设置于第1个永久密闭的封堵体Ⅱ62,开启闸阀1#、3#以及5#,并关闭闸阀2#、4#以及6#,使密闭抽采支管4开始抽采第1个永久密闭内的瓦斯;
S3.如图2所示,若采面在即将经过联巷S2前,与联巷S2的水平距离D1为10~15m时,则进行如下操作:
S31.关闭闸阀1#以及3#,并拆除贯穿设置于第1个永久密闭的封堵体Ⅱ62的密闭抽采支管4;
S32.开启闸阀4#,并使用设置于联巷S3的联巷抽采支管8抽采瓦斯;
S4.构建第2个永久密闭,并将密闭抽采支管4贯穿设置于所述第2个永久密闭的第二封堵体;
S5.如图3所示,若采面经过联巷S2后,与联巷S2的水平距离D2为10~15m时,则进行如下操作:
S51.关闭闸阀4#,拆除设置于联巷S3的联巷抽采支管8,并拆除临时密闭7;同时也需要拆除设置于一号回风巷的负压风筒9,并检查所述风压风筒9是否完好,从而保证所述风压风筒9能够继续使用。
S52.更新联巷序号i为i+1,并返回执行步骤S2;具体地,联巷序号i由1更新为2,返回开始执行步骤S2,此时所述瓦斯通过联巷S2流入到所述第2个永久密闭内;开启闸阀3#,使用密闭抽采支管4抽采流入到第2个永久密闭内的瓦斯,并依次执行S3-S5。
需要说明的是,随着工作的不断推进,上述步骤S2-S5是一个不断重复执行的过程,每次重复过程中,需要根据具体的抽采情况,有效地设置闸阀的开启与关闭,直到抽采瓦斯的工作结束。
本实施例中,步骤S4中,如图2所示,构建第2个永久密闭,具体包括:
S41.拆除闸阀1#与闸阀3#之间的抽采主管,并将第1个永久密闭的封堵体Ⅱ62作为第2个永久密闭的第一封堵体;
S42.采面即将经过联巷S3前,在与联巷S3巷道口距离为d1处施工建造一个封堵体Ⅲ63,并将所述封堵体Ⅲ63作为第2个永久密闭的第二封堵体。其中,所述d1≥300mm。
需要说明的是,构建其他的永久密闭与上述构建原理相同,在此不再赘述。
本实施例中,步骤S4中,在构建第2个永久密闭前,在所述第2个永久密闭对应的联巷S2处设置临时挡风件,所述挡风件为挡风帘,保证了一号回风巷与二号回风巷风压的稳定。需要说明的是,在构建其他的永久密闭时,同样要为所述永久密闭对应的联巷设置挡风帘。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统,其特征在于:包括联巷抽采单元、密闭抽采单元以及主抽采单元;
所述联巷抽采单元对回采工作面回风隅角中的瓦斯进行抽采,并将抽采后的瓦斯输入至主抽采单元;所述联巷抽采单元包括负压风筒以及设置于联巷的联巷抽采支管;
所述密闭抽采单元对回采工作面回风隅角中的瓦斯进行抽采,并将抽采后的瓦斯输入至主抽采单元;
所述密闭抽采单元包括内部形成有空腔的永久密闭以及密闭抽采支管;所述永久密闭的一侧有供瓦斯进入所述永久密闭内的联巷;所述密闭抽采支管的输入端与所述永久密闭的内部连通,所述密闭抽采支管的输出端与主抽采单元的输入端连接;所述永久密闭包括沿瓦斯流动方向设置于同一回风巷的第一封堵体以及第二封堵体;
所述主抽采单元对输入的瓦斯进行输出;
所述回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统根据如下方法抽采瓦斯:
S1.根据采面的作业移动方向,对若干个联巷进行排序,得到联巷序列(S1,S2,…,Si,…,SN);其中,Si为第i个联巷,i为联巷序号,i取值为正整数;
S2.开启密闭抽采支管抽采第i个永久密闭内的瓦斯;
S3.若采面经过联巷Si+1前,与联巷Si+1的水平距离为D1时,则进行如下操作:
S31.关闭并拆除密闭抽采支管;
S32.开启设置于联巷Si+2的联巷抽采支管抽采瓦斯;
S4.构建第i+1个永久密闭,并将密闭抽采支管贯穿设置于所述第i+1个永久密闭的第二封堵体;
S5.若采面经过联巷Si+1后,与联巷Si+1的水平距离为D2时,则进行如下操作:
S51.关闭并拆除设置于联巷Si+2的联巷抽采支管;
S52.更新联巷序号i为i+1,并返回执行步骤S2。
2.根据权利要求1所述的回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统,其特征在于:所述负压风筒的输入端通过末端抽采支管与回采工作面回风隅角中的抽采点连接,所述负压风筒的输出端与联巷抽采支管的输入端连接;所述联巷抽采支管的输出端与主抽采单元的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统,其特征在于:所述密闭抽采支管贯穿设置于第二封堵体。
4.根据权利要求2所述的回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统,其特征在于:所述末端抽采支管的输入端设置有滤网。
5.根据权利要求1或3所述的回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的系统,其特征在于:所述密闭抽采支管的输入端设置有滤网。
6.一种利用权利要求1-5任意一项所述系统的回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1.根据采面的作业移动方向,对若干个联巷进行排序,得到联巷序列(S1,S2,…,Si,…,SN);其中,Si为第i个联巷,i为联巷序号,i取值为正整数;
S2.开启密闭抽采支管抽采第i个永久密闭内的瓦斯;
S3.若采面经过联巷Si+1前,与联巷Si+1的水平距离为D1时,则进行如下操作:
S31.关闭并拆除密闭抽采支管;
S32.开启设置于联巷Si+2的联巷抽采支管抽采瓦斯;
S4.构建第i+1个永久密闭,并将密闭抽采支管贯穿设置于所述第i+1个永久密闭的第二封堵体;
S5.若采面经过联巷Si+1后,与联巷Si+1的水平距离为D2时,则进行如下操作:
S51.关闭并拆除设置于联巷Si+2的联巷抽采支管;
S52.更新联巷序号i为i+1,并返回执行步骤S2。
7.根据权利要求6所述的回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的方法,其特征在于:步骤S4中,构建第i+1个永久密闭,具体包括:
S41.将第i个永久密闭的第二封堵体作为第i+1个永久密闭的第一封堵体;
S42.采面经过联巷Si+2前,在与联巷Si+2的巷道口距离为d1处设置封堵体,并将所述封堵体作为第i+1个永久密闭的第二封堵体。
8.根据权利要求6所述的回采工作面回风隅角交替抽采瓦斯的方法,其特征在于:步骤S4中,在构建第i+1个永久密闭前,在联巷Si+1处设置临时挡风件。
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