淺談采煤工作面上隅角瓦斯治理

任慧君

摘要：近年來，我國(guó)煤炭開采事故時(shí)有發(fā)生，引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，煤層開采的深度和廣度也在不斷增加，一定程度上使煤層瓦斯含量也在不斷增大。同時(shí)，煤礦回采工作面實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)械化，采煤機(jī)械化促進(jìn)了大量高產(chǎn)高效工作面的產(chǎn)生，使得原來工作面瓦斯含量不大的礦井，也逐漸增加了瓦斯?jié)舛?，逐漸向隅角瓦斯積聚超限的方向發(fā)展，為煤礦井下開采的安全生產(chǎn)帶來了極大地安全隱患，嚴(yán)重威脅著工作人員的生命安全。瓦斯管理作為煤礦生產(chǎn)企業(yè)安全管理的重要環(huán)節(jié)，亟需引起管理人員的重視，而采煤工作面上隅角瓦斯問題作為管理中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也亟需相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行深入的研究和探索。

關(guān)鍵詞：采煤工作面；上隅角；瓦斯；超限；治理方法

對(duì)于采煤工作面上隅角瓦斯治理一定要找準(zhǔn)瓦斯集聚的原因，對(duì)癥下藥。對(duì)于上隅角瓦斯的治理工作的關(guān)鍵還在于加強(qiáng)工作面上隅角的通風(fēng)設(shè)置，加大通風(fēng)量稀釋瓦斯，同時(shí)建立管道來進(jìn)行瓦斯的排放，是工作面上隅角的瓦斯數(shù)量控制在安全范圍之內(nèi)。在實(shí)際操作中，只有依據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行治理工作的具體設(shè)置，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)采礦區(qū)的施工安全管理，提前預(yù)防安全事故，加強(qiáng)瓦斯控制，才能在最大程度上控制上隅角的瓦斯量，保證礦采安全。

1、采煤工作面上隅角瓦斯超限的成因

一般在采煤工作面中，瓦斯主要來自兩個(gè)方面，其一是來自采煤工作面的煤壁和已經(jīng)開采下來的煤塊，其二則是來自采空區(qū)。由于瓦斯是一種質(zhì)量較輕的氣體，因而其常常會(huì)聚集在工作面的上空，尤其是在上隅角處。但在正常的采煤作業(yè)條件下，一般是不會(huì)出現(xiàn)上隅角瓦斯超限現(xiàn)象的。只有在以下幾種情況下才會(huì)出現(xiàn)上隅角瓦斯超限的問題：

1.1采煤工作面的通風(fēng)問題

在我國(guó)，采煤工作面的通風(fēng)方式一般都是采用U型通風(fēng)方式，這種通風(fēng)方式的會(huì)使工作面的空氣流動(dòng)方向分成兩個(gè)部分，即一部分風(fēng)流是沿著工作面逐漸流動(dòng)，將風(fēng)送入工作面；另一部分則是沿著采空區(qū)逐漸流動(dòng)，將工作面中的空氣送入采空區(qū)，再流向外界。但若采空區(qū)存在一定的漏風(fēng)通道，就會(huì)使采空區(qū)的風(fēng)流再次流向工作面，這樣就會(huì)使帶有瓦斯的空氣再次回到作業(yè)面，并匯集在上隅角處，造成上隅角瓦斯超限。

1.2上隅角處兩面壓差較小

在采煤工作面的巷道中，所有的斷面都有一定的靜壓、動(dòng)壓以及位壓，這三種壓力相互作用的整體壓力和就是該斷面的全壓狀態(tài)，而兩處斷面的全壓差大小是決定該處風(fēng)向和風(fēng)速的重要影響因素。在采煤工作面的上隅角處，其靜壓與位壓幾乎相同，因而風(fēng)流到該處就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象，并且風(fēng)速會(huì)降低，甚至?xí)霈F(xiàn)紊流等現(xiàn)象。這樣就會(huì)使該處的瓦斯很難流向外界，造成上隅角瓦斯超限。

1.3上隅角的風(fēng)流狀態(tài)問題

由于采煤工作面的上隅角處即是接近煤壁的部位，又是位于采空區(qū)側(cè)的部位，因?yàn)樵撎幮纬梢粋€(gè)拐角，因而經(jīng)過這里的風(fēng)流一般風(fēng)速都很低，甚至局部還可能會(huì)出現(xiàn)渦風(fēng)的風(fēng)流狀態(tài)，使得該處聚集的瓦斯很難隨著主風(fēng)流流出工作面外，因而極易形成瓦斯超限。

2、采煤工作面上隅角的瓦斯治理措施

由上述分析我們可以看出，在采煤工作面中，之所以會(huì)造成上隅角瓦斯超限，最根本的原因還是在于該處通風(fēng)性較差，空氣流動(dòng)緩慢，因而極易造成瓦斯聚集超限的現(xiàn)象。為了防治這一問題，在實(shí)際的煤礦生產(chǎn)中，必須要做好采煤作業(yè)面的通風(fēng)管理。在此筆者提出了一些關(guān)于治理上隅角瓦斯問題的措施方法，以供相關(guān)人士參考，具體措施分別如下所示：

2.1在采煤工作面上隅角處設(shè)置擋風(fēng)簾

設(shè)置擋風(fēng)簾能夠改變上隅角處的兩面壓差和風(fēng)流狀態(tài)，使工作面中的風(fēng)流分成兩部分，并且將更多的風(fēng)流引向上隅角處，這樣就能夠使該處的瓦斯大大稀釋，防止瓦斯?jié)舛冗^大。但需要注意的是這種擋風(fēng)簾會(huì)對(duì)開采作業(yè)造成一定影響，也不利于長(zhǎng)期的工作面順利通風(fēng)，因此該方法一般是作為臨時(shí)治理措施來對(duì)上隅角瓦斯進(jìn)行疏散稀釋。

2.2增大回采工作面風(fēng)量

這樣可以使上隅角的風(fēng)流與工作面的風(fēng)流加大對(duì)流作用，從而攜帶出大量的瓦斯，達(dá)到上隅角瓦斯治理效果。但同時(shí)也會(huì)造成一定不利影響，即造成鄰近采掘工作面的供風(fēng)量下降，影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定；使采面風(fēng)流中的粉塵濃度增加，惡化工作面的工作環(huán)境，增大防塵工作的難度；工作面風(fēng)量過大容易使巷道內(nèi)的風(fēng)速超過規(guī)定，影響礦井的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)。

2.3設(shè)置采空區(qū)風(fēng)幛

若能減少進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)量，則可減少采空區(qū)的瓦斯涌出量，使上隅角避免出現(xiàn)瓦斯超限。在工作面采空區(qū)一側(cè)，沿切頂排從工作面一出口到上隅角設(shè)置風(fēng)幛，這樣就可最大限度地減少進(jìn)入采空區(qū)的漏風(fēng)量。尤其是在工作面出口處，由于風(fēng)流進(jìn)入工作面時(shí)在此處直射采空區(qū)，所以應(yīng)保證此區(qū)段的風(fēng)幛封堵嚴(yán)密?？梢姡@種處理方法可從根本上減少采空區(qū)的瓦斯涌出量，但是由于風(fēng)幛位于采空區(qū)邊緣，采空區(qū)落下的矸石極易將風(fēng)幛破壞，造成風(fēng)幛漏風(fēng)增大；同時(shí)由于風(fēng)幛隨著工作面向前推進(jìn)而逐漸前行，所以增大了工人的操作難度和工作量。

2.4安設(shè)安裝局部通風(fēng)機(jī)

在工作面內(nèi)，距采煤工作面上隅角10-15m的位置，安裝一臺(tái)5.5KW或2×2.2KW的小局扇，用膠質(zhì)風(fēng)筒將風(fēng)引到回風(fēng)上隅角，在采煤工作面上隅角位置形成正壓區(qū)，通過局扇引入新鮮風(fēng)流稀釋采煤工作面上隅角瓦斯，使該處瓦斯?jié)舛冉档揭?guī)定以下，該局扇隨著工作面的前移而移動(dòng)。

2.5建立采面尾排系統(tǒng)

沿工作面回風(fēng)巷（采空區(qū)）鋪一趟非金屬的管子，可以使用水泥體。該管子與回風(fēng)系統(tǒng)相連通（不是與采煤工作面的回風(fēng)巷），在采煤工作面上隅角處形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，使采煤工作面上隅角處瓦斯沿管子流向回風(fēng)流。

2.6三相泡沫擠壓工作面上隅角瓦斯

采用三相泡沫技術(shù)，用三相泡沫擠占瓦斯占據(jù)的空間來降低瓦斯?jié)舛?，三相即水、灰、氮?dú)猓铱刹捎命S泥、煤碳發(fā)電的爐渣等材料，水灰比（質(zhì)量比）1：4：1。該法具有處理速度快，效果明顯的特點(diǎn)。

2.7改變通風(fēng)方式

我國(guó)煤礦的通風(fēng)方式大部分采用上行風(fēng)，由于采煤工作面涌出的瓦斯比空氣輕，其自然流動(dòng)的方向和上行風(fēng)的方向一致，在正常風(fēng)速（大于0.5～0.8m/s）下，瓦斯可能出現(xiàn)分層狀流動(dòng)和局部的瓦斯積存，容易造成瓦斯上隅角積聚，下行風(fēng)的方向與瓦斯自然流動(dòng)方向相反，二者易于混合且不易出現(xiàn)瓦斯層狀流動(dòng)和局部積存的現(xiàn)象，能防止上隅角瓦斯積聚，但在相關(guān)規(guī)定指出，有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)的采煤工作面不得采用下行通風(fēng)。所以在運(yùn)用下行通風(fēng)時(shí)，必須慎重。

3、結(jié)語

總之，在采煤工作面上隅角的瓦斯治理中，采用上述方法并不是根治瓦斯超限的方法，而都是一些臨時(shí)性急救措施。要想真正解決上隅角瓦斯超限問題，就需要開采解放層，提前進(jìn)行巷道抽排或預(yù)抽，使煤層瓦斯含量降到8m³/t以下，其它的方法都具有不可確定性和不穩(wěn)定性；所以治理上隅角瓦斯應(yīng)提前考慮、提前施工，早投入，早見效。