回采工作面上隅角瓦斯治理研究

【摘 要】隨著煤層開(kāi)采深度不斷增加，煤層瓦斯含量增大，同時(shí)回采工作面實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)械化，產(chǎn)生了大量高產(chǎn)高效工作面，瓦斯涌出量不斷增加，使一部分原來(lái)工作面瓦斯不大礦井，也出現(xiàn)了上隅角瓦斯積聚超限。采煤工作面上隅角容易發(fā)生瓦斯積聚或瞬間瓦斯超限，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)采煤工作面回風(fēng)流瓦斯組成分析和上隅角瓦斯積聚成因的歸納， 提出了綜合治理上隅角瓦斯的方法。

【關(guān)鍵詞】上隅角；回采工作面；瓦斯治理

1.采煤工作面瓦斯來(lái)源及其濃度分布規(guī)律

采煤工作面瓦斯來(lái)源有兩個(gè)方面，一是來(lái)自采煤工作面煤壁及采落的煤塊；二來(lái)自采空區(qū)。其中采空區(qū)瓦斯也來(lái)自兩方面，一是來(lái)自采空區(qū)殘留煤體與巖石，二是來(lái)自受采動(dòng)影響的臨近煤層和圍巖。采煤工作面瓦斯?jié)舛确植家?guī)律是：沿工作面傾斜方向從進(jìn)風(fēng)到回風(fēng)風(fēng)流瓦斯?jié)舛戎饾u增加，在中下部增加梯度較小而且慢，在工作面上部增加梯度較大而且較快；在垂直于煤壁的橫斷面上，瓦斯?jié)舛瓤偟淖兓厔?shì)是從煤壁到采空區(qū)是“高—低—高”但在不同生產(chǎn)工藝時(shí)不同的斷面上變化趨勢(shì)不同；工作面上隅角瓦斯?jié)舛雀哂诠ぷ髅嫫渌攸c(diǎn)，其中上隅角上部及煤壁瓦斯?jié)舛茸罡摺?/p>

2.上隅角瓦斯積聚原因

在工作面U型通風(fēng)系統(tǒng)中，在進(jìn)風(fēng)巷回風(fēng)巷風(fēng)流壓差作用下，工作面風(fēng)流分兩部分，一部分直接從工作面流過(guò)，另一部分從工作面中下部流入采空區(qū)，經(jīng)采空區(qū)再回到工作面上部及上隅角。這樣必然造成工作面上隅角瓦斯積聚。圖1所示，為U 型工作面采空區(qū)的漏風(fēng)流流線圖、風(fēng)速等值線圖和瓦斯?jié)舛染€圖。圖中清晰地顯示出上隅角是采空區(qū)瓦斯集中涌出通道。另外采空區(qū)內(nèi)含瓦斯空氣密度相對(duì)于空氣來(lái)講要輕。當(dāng)存在高差時(shí)能產(chǎn)生一種自然上浮的“瓦斯力”必然使采空區(qū)中高濃度瓦斯向采煤工作面上隅角運(yùn)移，增加了上隅角瓦斯涌出量。

3.治理工作面上隅角瓦斯積聚措施

3.1設(shè)置風(fēng)障

風(fēng)障法處理工作面上隅角瓦斯積聚超限在工作面末端設(shè)置風(fēng)障，增加上隅角風(fēng)量，稀釋排走上隅角瓦斯。這種方法簡(jiǎn)單、易見(jiàn)效，但排放濃度不能控制且風(fēng)障易損壞可靠性差。同時(shí)也影響工作面正常作業(yè)，不適應(yīng)高產(chǎn)高校工作面，常常作為臨時(shí)應(yīng)急措施。

3.2抽壓式局部通風(fēng)機(jī)

在回風(fēng)巷設(shè)置局部通風(fēng)機(jī)，直接對(duì)上隅角進(jìn)行治理，但這種方法容易受到采掘的影響，隨著工作面的推進(jìn)，得不停地移動(dòng)風(fēng)管，特別不方便。但是，脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù)治理工作面上隅角瓦斯積聚超限，提高風(fēng)流驅(qū)散局部積聚瓦斯能力，從根本上解決了上隅角瓦斯積聚超限問(wèn)題。針對(duì)脈動(dòng)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境的特殊要求，其動(dòng)力采用氣壓式或液壓式作為動(dòng)力源。其特點(diǎn)是該技術(shù)先進(jìn)、合理、簡(jiǎn)單易行、效果好、經(jīng)濟(jì)。

3.3抽放鄰近層

鄰近層瓦斯抽放一般是指卸壓層瓦斯抽放。在煤層群條件下，由于開(kāi)采層的采動(dòng)影響，會(huì)導(dǎo)致其上部和下部的煤層卸壓，從而引起這些煤層的膨脹變形和透氣性增大。這時(shí)，為了防止和減少鄰近層的卸壓瓦斯通過(guò)層間裂隙大量涌向回采面，可采用抽放的方法來(lái)處理這一部分瓦斯。這種方法最主要的難題是鉆孔的打鉆位置和仰角，鉆孔間距和直徑，這樣才能達(dá)到最好效果。

3.4采空區(qū)埋管抽放

這種方法是在頂板冒落之前，把端頭帶孔眼的管子直接插入采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行抽放，管壁穿有小孔，并用紗窗布包好，以免發(fā)生堵塞；該管應(yīng)盡量靠近煤層頂部，以便處于瓦斯?jié)舛容^高的地點(diǎn)，提高瓦斯抽放效果。采空區(qū)埋管抽放布置，這種抽放方法抽出的瓦斯?jié)舛纫话悴惶?，通常只?0%-25%。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，成本低，缺點(diǎn)是抽放效率低。

3.5礦井通風(fēng)負(fù)壓引排上隅角瓦斯

這種排瓦斯就是利用U型回風(fēng)方式，對(duì)采空區(qū)和上隅角進(jìn)行瓦斯排放。這種方法需要沿空掘巷或沿空留巷，會(huì)增大代價(jià)。但排放效果是比較好，并且可長(zhǎng)時(shí)間利用。

4.結(jié)束語(yǔ)

采煤工作面上隅角積聚瓦斯的治理。首先要根據(jù)工作面巷道布置情況、瓦斯涌出情況、上隅角附近支護(hù)狀況，采空區(qū)處理方法等情況，因地制宜選擇一種合適的方法或幾種方法聯(lián)合起來(lái)綜合治理，同時(shí)在工作面做好瓦斯監(jiān)測(cè)，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)立即處理。在治理上隅角瓦斯中，還必須結(jié)合瓦斯預(yù)測(cè)，瓦斯提前抽放等，提前把瓦斯排走，使工作面瓦斯涌出量降到最低，再做好通風(fēng)系統(tǒng)，就會(huì)為大大降低工作面瓦斯的含量，上隅角的治理也會(huì)簡(jiǎn)單很多。綜上所述，不管任何礦井災(zāi)害，都需要系統(tǒng)的進(jìn)行考慮，采用綜合的方法，使各種方法的結(jié)合達(dá)到最優(yōu)，才能使災(zāi)害降到最低，才能為礦井的災(zāi)害防治達(dá)到理想效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張國(guó)樞.通風(fēng)安全學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[2]俞起香.礦井瓦斯抽放[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1992.