綜采工作面上隅角瓦斯治理研究

孟昊

摘 要：針對(duì)采煤工作面的上隅角瓦斯超限的問題，通過分析原因，提出了治理采煤工作面上隅角瓦斯超限的方法，根據(jù)采煤工作面實(shí)際瓦斯涌出特征及瓦斯治理情況，分析總結(jié)了采煤工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)的合理選擇與運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：上隅角瓦斯；成因；治理方法

0引言

瓦斯管理是礦井安全系統(tǒng)管理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而采煤工作面上隅角瓦斯超限管理尤為重要。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備在煤礦開采的應(yīng)用，使得礦井瓦斯管理工作變得越來越重要，同時(shí)，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中也常常出現(xiàn)瓦斯超限的情況，采掘工作面很容易出現(xiàn)，而采煤工作面的上隅角更是瓦斯超限的重災(zāi)區(qū)。這些都給煤礦的安全生產(chǎn)帶來很多不確定的因素，對(duì)煤礦的安全高效生產(chǎn)帶來極大的威脅。因此，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行分析研究，找出采煤工作面上隅角瓦斯超限的原因和解決方法，盡可能的降低采煤工作面上隅角的瓦斯?jié)舛?，保證煤礦的安全生產(chǎn)高效生產(chǎn)。

1工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)

采用高位鉆孔裂隙帶抽放、并聯(lián)回風(fēng)巷密閉插管抽放的綜合抽放方法，抽放的瓦斯排至集中回風(fēng)巷。抽放瓦斯系統(tǒng)及抽放瓦斯鉆孔布置如圖 1。距 7 ～ 14 m，抽放控制區(qū)域?yàn)榛夭晒ぷ髅婵可嫌缃且粋?cè)采空區(qū) 20 ～ 35 m 范圍。

2采煤工作面上隅角瓦斯超限原因分析

2.1 采煤工作面上隅角的風(fēng)流狀態(tài)

采煤工作面上隅角的風(fēng)流狀態(tài)決定著采空區(qū)瓦斯的流向，是瓦斯超限的一個(gè)重要原因。這是因?yàn)椴擅汗ぷ髅嫔嫌缃强拷罕诤筒煽諈^(qū)的地方，風(fēng)的流動(dòng)速度變得很慢，局部甚至處于渦流狀態(tài)。正是這種渦流使得從采空區(qū)出來的瓦斯無法被風(fēng)流帶走，瓦斯不斷在上隅角附近進(jìn)行循環(huán)，導(dǎo)致聚集在渦流區(qū)中的瓦斯?jié)舛仍絹碓礁撸斐缮嫌缃堑耐咚钩蕖?/p>

2.2 采煤工作面上隅角處兩面壓差采煤工作面上隅角處兩面壓差的大小也是造成瓦斯超限的一個(gè)重要原因。這是由于全壓差的大小直接決定著風(fēng)流的方向和速度，但是，上隅角處兩面的靜壓和位壓是相同的，風(fēng)流速度不同，這就使得采煤工作面的風(fēng)流到達(dá)上隅角就會(huì)發(fā)生回旋，進(jìn)而造成上隅角處風(fēng)的流動(dòng)速度變緩，兩面風(fēng)流速度趨于一致，甚至使在上隅角處完全不存在速度差，風(fēng)流出現(xiàn)紊流。

2.3采面上隅角為采空區(qū)風(fēng)流的匯合處.“U”型通風(fēng)方式進(jìn)入工作面的風(fēng)流在下口分為兩部分，一部分沿工作面流動(dòng)；另一部分進(jìn)入采空區(qū)，在采空區(qū)內(nèi)部沿一定的流線方向流動(dòng)，在工作面的上半部分，進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流逐漸返回工作面上隅角。若工作面后方與鄰近煤層采空區(qū)或同一煤層未隔離的巷道相通，即采空區(qū)有漏風(fēng)通道，則此漏風(fēng)風(fēng)流會(huì)匯入該工作面采空區(qū)進(jìn)入上隅角?？梢?，進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流通過在采空區(qū)內(nèi)的氣流交換過程，逐漸返回工作面，最后匯集于采面隅角，所以，工作面上隅角為采空區(qū)瓦斯流入工作面的匯合處。

3綜采工作面上隅角瓦斯治理措施

3.1 增大回采工作面風(fēng)量

增大回采工作面風(fēng)量是治理上隅角瓦斯超限的措施之一。綜采工作面上隅角較容易聚集大量瓦斯，加強(qiáng)其區(qū)域內(nèi)風(fēng)流的有效流動(dòng)及其工作面主風(fēng)流的擴(kuò)散作用是非常必要的。根據(jù)多年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，在綜采工作面通風(fēng)正常的情況下，僅依靠固定速度的風(fēng)流是無法令該區(qū)域的瓦斯?jié)舛扔行Ы档?；如采用增大綜采工作面風(fēng)量的措施治理上隅角瓦斯，其區(qū)域內(nèi)的風(fēng)對(duì)流雖然會(huì)變大，但是隨著風(fēng)量的進(jìn)一步增加，其負(fù)壓也會(huì)隨之增加，從而令采空區(qū)的風(fēng)流速度逐漸變大，大量瓦斯涌入工作面，反而會(huì)產(chǎn)生適得其反的作用。因此，增大綜采工作面風(fēng)量的措施是不利于治理綜采工作面上隅角瓦斯的，增大回采工作面風(fēng)量則可以在有效避免以上問題的情況下加強(qiáng)其區(qū)域內(nèi)風(fēng)流的有效流動(dòng)，減少上隅角處的瓦斯聚集量，達(dá)到瓦斯治理效果。

3.2設(shè)置擋風(fēng)簾

在綜采工作面上隅角處設(shè)置擋風(fēng)簾是一種非常有效的綜采工作面上隅角瓦斯治理措施。技術(shù)人員可以在上隅角設(shè)置擋風(fēng)簾，其主要作用是將來自工作面的風(fēng)流分成 2 道，令上隅角處有風(fēng)流通過。需要注意的是，擋風(fēng)簾的材料應(yīng)當(dāng)以軟質(zhì)風(fēng)筒布為佳，并且其長度在 10 m 以上。

3.3設(shè)置采空區(qū)風(fēng)障

設(shè)置采空區(qū)風(fēng)障也是一種非常有效的綜采工作面上隅角瓦斯治理措施。根據(jù)綜采工作面上隅角區(qū)域瓦斯大量聚集的原因可知，只有令采空區(qū)的進(jìn)風(fēng)量減少，才能夠有效避免大量瓦斯的涌出，進(jìn)而降低上隅角處瓦斯的濃度。而在綜采工作面靠近采空區(qū)的地方安裝上風(fēng)障，能夠最大限度地避免更多空氣進(jìn)入到采空區(qū)之中，尤其是綜采工作面風(fēng)流出口處的風(fēng)障必須要安裝嚴(yán)密，減少采空區(qū)的進(jìn)風(fēng)量，避免大量瓦斯聚集在上隅角處。

3.4安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)

在綜采工作面內(nèi)安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)能夠有效減少上隅角處的瓦斯聚集量。在綜采工作面內(nèi)安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)，可以將風(fēng)流引入到上隅角處，使上隅角處于正壓區(qū)域，且該區(qū)域的瓦斯量也得以減少，并逐漸達(dá)到規(guī)定量和規(guī)定濃度。在這一過程中，局部通風(fēng)機(jī)必須要隨著煤炭開采不斷向前移動(dòng)。

總體來說，安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于：①令綜采工作面上隅角區(qū)域的瓦斯進(jìn)入回風(fēng)巷；②在一定程度上增加綜采工作面上隅角處的風(fēng)量，避免短時(shí)間內(nèi)大量瓦斯聚集；③其風(fēng)筒體積較小，無需占用太大空間，不會(huì)對(duì)綜采工作面的正常運(yùn)行產(chǎn)生較大影響；④在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的情況下，安全性高。

3.5提高尾巷質(zhì)量

由于綜采工作面尾巷對(duì)上隅角瓦斯的治理起著非常重要的作用，因此必須要提高尾巷質(zhì)量，保證其暢通無阻。通常情況下，尾巷在使用過程中會(huì)存在以下問題：①由于尾巷內(nèi)不能夠留有可燃材料，因此在掘完尾巷之后技術(shù)人員往往會(huì)把木棚全部回掉，這就容易造成尾巷內(nèi)局部冒頂，尾巷不暢通，對(duì)巷道的回風(fēng)能力產(chǎn)生一定阻礙；②技術(shù)人員在橫貫時(shí)未將尾巷掘到位，采空區(qū)冒落后，不能和尾巷進(jìn)行很好地貫通，阻礙尾巷的回風(fēng)能力。

3.6 U+L 通風(fēng)系統(tǒng)專用排瓦斯尾巷

在采煤工作面回風(fēng)巷采空區(qū)一側(cè)設(shè)置專門排瓦斯的尾巷，讓工作面的風(fēng)流分成從工作面上巷排出和從尾巷排出的兩部分。在尾巷產(chǎn)生的負(fù)壓，就會(huì)導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯流動(dòng)路線發(fā)生改變，進(jìn)而帶動(dòng)瓦斯從專用尾巷排出，減少從上隅角涌出的瓦斯量，解決上隅角瓦斯超限問題。但是，這種方法也存在不足，要多一個(gè)排瓦斯尾巷，投入增大；通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定不好控制；工作面的通風(fēng)阻力增大，直接影響工作面風(fēng)量的提高；雖然解決了上隅角瓦斯超限的問題，但容易帶來尾巷瓦斯超限的問題。

4總結(jié)

對(duì)于綜采工作面來說，上隅角是最容易發(fā)生瓦斯積聚的，一旦綜采工作面上隅角出現(xiàn)瓦斯超限就會(huì)嚴(yán)重影響煤礦的安全生產(chǎn)。通過對(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超限的方法。實(shí)踐證明，對(duì)于綜采工作面上隅角的瓦斯治理來說采用風(fēng)障法導(dǎo)風(fēng)和設(shè)置移動(dòng)引射器等綜合治理措施治理上隅角瓦斯超限，效果十分明顯，對(duì)于綜采工作面上隅角的瓦斯治理來說有一定的指導(dǎo)價(jià)值。