淺談采煤工作面上隅角瓦斯治理對策

【摘要】采煤工作面上隅角瓦斯治理是煤礦生產(chǎn)安全管理的重要環(huán)節(jié)。本文分析了工作面上隅角瓦斯積聚的原因和影響因素，從增加回采工作面風(fēng)量、設(shè)置采空區(qū)風(fēng)幛、在上隅角設(shè)置擋風(fēng)簾等幾個方面對上隅角瓦斯治理對策進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】采煤；工作面；上隅角；瓦斯；防治

近年來，我國煤炭開采瓦斯事故時有發(fā)生，引起社會關(guān)注。瓦斯管理是煤礦生產(chǎn)企業(yè)安全管理的重要環(huán)節(jié)，而采煤工作面上隅角瓦斯問題又是管理中的重點和難點。研究采煤工作面上隅角瓦斯積聚的產(chǎn)生機(jī)理、防治對策等問題，對于預(yù)防瓦斯事故、確保煤礦生產(chǎn)安全有著極為重要的意義。

1、采煤工作面上隅角瓦斯積聚的產(chǎn)生原因

上隅角是指采煤工作面上出口與采空區(qū)相交的角落，隨著采煤深度的增加，煤層瓦斯賦存量增大，回采作業(yè)面的推進(jìn)帶來采空區(qū)上覆巖層的跨落，受動壓差的影響，周圍瓦斯由高壓區(qū)域向低壓區(qū)域擴(kuò)散，大量的瓦斯釋放到采空區(qū)，使得工作面瓦斯積聚。由于瓦斯密度低于空氣密度，瓦斯多數(shù)是沿著頂板往上移動，最終在工作面上隅角形成瓦斯積聚區(qū)。

通風(fēng)不佳也是導(dǎo)致工作面上隅角瓦斯積聚的一個重要原因。采煤工作面通常采用“U”形通風(fēng)系統(tǒng)，正常通風(fēng)下，風(fēng)流沿工作面切線流動，較少部分流向采空區(qū)。采空區(qū)瓦斯受風(fēng)流和擴(kuò)散的雙重作用，在上隅角處形成渦流區(qū)，采空區(qū)深部瓦斯由此帶出，渦流運(yùn)動使得瓦斯難以進(jìn)入主風(fēng)流中，因此在工作面上隅角瓦斯?jié)舛茸罡?。流入采空區(qū)的風(fēng)量越大，在工作面上隅角積聚瓦斯超限的可能性越大。

2、影響上隅角瓦斯積聚的主要因素

2.1采煤工作面風(fēng)量。研究表明，工作面上隅角瓦斯?jié)舛仁芄ぷ髅骘L(fēng)量影響，在一定范圍內(nèi)，風(fēng)量的增加有利于上隅角瓦斯散逸，但增加到一定程度，則會起到相反作用。采空區(qū)瓦斯是工作面上隅角瓦斯的主要來源，風(fēng)量增加可以加速上隅角瓦斯稀釋和排出，但當(dāng)風(fēng)巷壓差進(jìn)一步增大時，采空區(qū)吸附瓦斯也會進(jìn)一步釋放，故而并非風(fēng)量越大越好。

2.2上隅角空頂距離。隨著上隅角空頂距離增加，瓦斯?jié)舛戎饾u增加，其中高瓦斯工作面瓦斯增幅尤其明顯。上隅角空頂為采空區(qū)瓦斯聚集創(chuàng)造了便利條件，也使得從采空區(qū)流向上隅角的風(fēng)量增加和阻力減少，從而導(dǎo)致工作面風(fēng)速下降，影響上隅角瓦斯稀釋和排放，瓦斯?jié)舛扔兴摺?/p>

2.3生產(chǎn)工序。就生產(chǎn)工序而言，工作面上隅角瓦斯?jié)舛仍诜排诔雒簳r最大，回柱時次之，檢修時最低。這是由于放炮時風(fēng)流從進(jìn)風(fēng)側(cè)經(jīng)過采場，在工作面下部轉(zhuǎn)向后逐漸漏入采空區(qū)，漏入采空區(qū)的風(fēng)流又返回工作面，將采空區(qū)較高濃度的瓦斯帶回工作面，在上隅角積聚。放炮產(chǎn)生的沖擊波也使得采空區(qū)瓦斯釋放增加，最后都在工作面上隅角顯現(xiàn)，導(dǎo)致瓦斯?jié)舛茸罡摺?/p>

3、上隅角瓦斯積聚治理方法

由上述可知，之所以造成采煤工作面上隅角瓦斯超限，根本原因還是在于通風(fēng)性較差，空氣流動緩慢，接下來討論幾種在實際中經(jīng)常運(yùn)用的上隅角瓦斯治理對策。

3.1增加回采工作面風(fēng)量。工作面與上隅角區(qū)域空氣對流可以加速上隅角瓦斯的擴(kuò)散作用?；夭晒ぷ髅骘L(fēng)量的增大可以加大風(fēng)流與采空區(qū)瓦斯交換，有利于工作面上隅角瓦斯稀釋。但風(fēng)量并非越大越好，如果采空區(qū)存在其他漏風(fēng)通道，也會因此增大漏風(fēng)量，從而影響鄰近工作面上通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，使采煤工作面粉塵濃度增加，影響采礦工作環(huán)境。

3.2設(shè)置采空區(qū)風(fēng)幛。工作面上隅角的瓦斯主要來源于采空區(qū)，如果減少采空區(qū)的風(fēng)量，則能減少瓦斯涌出。在采空區(qū)一側(cè)，沿工作面出口到上隅角設(shè)置風(fēng)障，最大限度地減少采空區(qū)的漏風(fēng)量，保證此區(qū)域封堵嚴(yán)密。但由于風(fēng)幛的存在，在上隅角附近打柱、翻柱、運(yùn)料等作業(yè)等均受到一定影響，而風(fēng)幛的風(fēng)筒布一旦被破壞，上隅角瓦斯?jié)舛群芸焐?，帶來安全隱患，設(shè)置采空區(qū)風(fēng)障通常作為一項應(yīng)急措施而非長久之計。

3.3在上隅角設(shè)置擋風(fēng)簾。在上隅角處設(shè)置擋風(fēng)簾可以改變此處的兩面壓差和風(fēng)流狀態(tài)，將更多的風(fēng)流引向上隅角，從而使得上隅角處積聚的瓦斯加速稀釋。但是，與前述的采空區(qū)設(shè)置風(fēng)障類似，這種擋風(fēng)簾也會對開采作業(yè)造成一定影響，不利于工作面長期穩(wěn)定的通風(fēng)，因此該方法也只能作為臨時措施來應(yīng)對上隅角瓦斯積聚問題。

3.4建立尾巷瓦斯排放系統(tǒng)。這種方法主要是靠風(fēng)排動力來改變瓦斯流動路線，減少上隅角瓦斯涌出。具體做法是在回風(fēng)巷的采空區(qū)設(shè)置一段專門用來排放采空區(qū)瓦斯的尾巷，也可以利用非金屬管道與回風(fēng)系統(tǒng)相連通，把工作面風(fēng)流分成兩部分，一部分沖淡開采層的瓦斯，另一部分落入采空區(qū)沖淡采空區(qū)瓦斯，改變瓦斯流向，在上隅角形成負(fù)壓區(qū)，使上隅角瓦斯難以積聚。

3.5設(shè)置局部通風(fēng)裝置。當(dāng)工作面上隅角出現(xiàn)瓦斯涌出的可能時，可以在工作面上隅角10到15m的距離設(shè)置一臺抽出式局部風(fēng)機(jī)，用膠質(zhì)風(fēng)筒將風(fēng)流引向回風(fēng)上隅角，形成正壓區(qū)，通過局部引入新鮮風(fēng)流，上隅角的高濃度瓦斯盡快進(jìn)入風(fēng)筒內(nèi)部，經(jīng)風(fēng)機(jī)排入回風(fēng)巷，從而達(dá)到稀釋采煤工作面上隅角瓦斯?jié)舛鹊哪康摹?/p>

3.6頂板抽放。頂板抽放又稱高位鉆孔瓦斯抽放，是指利用工作面回采動壓力形成的頂板裂隙作為通道，抽放工作面煤壁、上隅角和鄰近層的瓦斯，改變瓦斯運(yùn)動方向，切斷采空區(qū)瓦斯涌向工作面上隅角的通道，從而降低上隅角瓦斯?jié)舛取Ｓ捎谠诓傻V工作時煤壁原始釋放的瓦斯可以通過煤壁裂隙流入抽放鉆孔，高位鉆孔可以實現(xiàn)超前抽放，解決上隅角瓦斯積聚問題。

3.7減少瓦斯積聚空間。一種方法是利用三相泡沫擠占瓦斯所在空間來降低瓦斯?jié)舛?，三相即水、灰和氮?dú)?，灰可采用黃泥、煤碳發(fā)電的爐渣等材料，該法具有處理速度快、效果明顯的特點。另一種方法是采用人工或機(jī)械方式卸掉錨桿托盤，在上隅角強(qiáng)制放頂減小瓦斯空間，如果放頂效果不好，則可在回風(fēng)巷靠近采空區(qū)一側(cè)疊壘土袋墻。此外，向上隅角噴霧灑水引射脈動風(fēng)流，也能起到驅(qū)散積聚瓦斯的作用。

3.8加強(qiáng)上隅角瓦斯治理安全管理。嚴(yán)格的生產(chǎn)安全管理也是預(yù)防工作面上隅角瓦斯累積的必要手段。采礦中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，嚴(yán)格按生產(chǎn)流程作業(yè)，對上隅角瓦斯易于積聚的地點，瓦斯檢查員可利用膠皮管伸進(jìn)上隅角隨時檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理并向調(diào)度室匯報，確?，F(xiàn)場不留隱患。

4、小結(jié)

綜上，采煤工作面上隅角瓦斯治理的關(guān)鍵還在于加強(qiáng)工作面上隅角通風(fēng)設(shè)置，發(fā)現(xiàn)異常情況可以采取設(shè)置采空區(qū)風(fēng)障、設(shè)置上隅角擋風(fēng)簾、增大工作面進(jìn)風(fēng)量、利用尾巷排放瓦斯、高位抽放、噴水引射等方式加速瓦斯擴(kuò)散。但上述部分方法具有臨時性和不穩(wěn)定性，在實際生產(chǎn)作業(yè)中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)施工安全管理，對于上隅角瓦斯治理因地制宜，未雨綢繆，提前做好預(yù)防工作，確保生產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]陳全合.采煤工作面上隅角瓦斯的處理方法[J].中國西部科技，2012.08

[2]王正國.采煤工作面上隅角瓦斯綜合治理研究[J].甘肅科技，2012.08

[3]李慶才.回采工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2013.08

[4]米曉坤.采煤工作面上隅角瓦斯治理[J].煤炭技術(shù)，2009.06