綜采工作面回風(fēng)隅角瓦斯積聚原因分析與處理

高要昌

摘 要：煤礦瓦斯積聚是煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患，容易引起瓦斯爆炸，在礦井生產(chǎn)過程中，由于采用U型通風(fēng)方式，在工作面回風(fēng)隅角容易積聚大量瓦斯，給安全生產(chǎn)帶來隱患，所以要加強(qiáng)礦井的瓦斯防治管理，采取有效措施排放瓦斯，防止局部瓦斯積聚，為煤礦安全生產(chǎn)提供安全保障。本文通過對瓦斯積聚原因的分析，提出治理上隅角瓦斯的有效方法。

關(guān)鍵詞：瓦斯積聚；通風(fēng)；回風(fēng)隅角

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.084

1 工作面概況

己15.16-24100工作面位于十礦-320水平己四采區(qū)西翼第四區(qū)段，工作面東靠己四軌道下山、己四瓦斯專回、己四運(yùn)輸機(jī)下山，西距26勘探線820m，南鄰己15-24080采空區(qū)，上覆己15-24080機(jī)巷高抽巷，機(jī)巷底板以下15～17m為己15.16-24100機(jī)巷底板巷，北部未開采。工作面有效走向長808.6m，傾斜寬134.4～137.8m，平均136.1m，切眼斜長137m，煤層傾角10.2～16.7°，回采面積110050m2。本工作面所采煤層為己15.16煤層，己15煤層厚1.2～3.0m，一般2.3m，己15煤層與己16煤層夾矸厚0.1～2.1m，己16煤層厚1.0～1.8m，一般1.4m，己16煤層與己17煤層夾矸厚0.3～1.6m，己17煤層厚1.8～2.6m。該采面地面相對位置為黃瓜山西北，地面標(biāo)高+180m～+275m，工作面標(biāo)高-622m～-664m，工作面埋深844m～897m。己15煤層頂板為厚11～18m的砂質(zhì)泥巖夾薄層細(xì)砂巖含己14煤層和無名煤，其上為厚度大于14m的灰白色細(xì)至中粒砂巖。

2 工作面回風(fēng)隅角瓦斯超限的原因

“U”通風(fēng)工作面，進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷的風(fēng)流在負(fù)壓的作用下，一部分風(fēng)流沿煤墻從機(jī)頭向機(jī)尾流動(dòng)；另一部分風(fēng)流分通過支架間隙和下隅角進(jìn)入采空區(qū)，在采空區(qū)內(nèi)的風(fēng)流繼續(xù)向機(jī)尾流動(dòng)，在采面的后半部分，進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流在機(jī)尾由于負(fù)壓作用，又重新流入風(fēng)巷，匯集到回風(fēng)隅角。另外，瓦斯比空氣密度較小，從而產(chǎn)生“瓦斯風(fēng)壓”，采空區(qū)瓦斯同樣向機(jī)尾回風(fēng)隅角積聚（采空區(qū)風(fēng)流流動(dòng)規(guī)律見附圖1）。再加上在工作面回風(fēng)隅角靠近煤壁和采空區(qū)側(cè)，風(fēng)流速度很低，容易形成渦流，高濃度瓦斯在回風(fēng)隅角附近循環(huán)運(yùn)動(dòng)，很難以進(jìn)入到工作面主回風(fēng)流中，形成了隅角的瓦斯超限（回風(fēng)隅角風(fēng)流狀態(tài)見附圖2）。

3 工作面上隅角瓦斯積聚處理方法

結(jié)合礦井的實(shí)際需要，以及相關(guān)資料的整理分析，針對隅角瓦斯積聚超限的情況，通常的防治方法有以下幾種，即：（1）吊掛導(dǎo)風(fēng)簾，增加上隅角風(fēng)量；（2）在機(jī)頭設(shè)置擋風(fēng)簾，阻止風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)；（3）高位抽放瓦斯及上隅角埋管抽放；（4）安設(shè)專用抽排風(fēng)機(jī)吹或抽局部瓦斯；（5）安設(shè)風(fēng)、水噴霧；（6）增大回采工作面風(fēng)量；（7）改變通風(fēng)方式等。下面簡要介紹其中的幾種處理方法。

3.1 設(shè)置隅角臨時(shí)導(dǎo)風(fēng)簾和擋風(fēng)簾

在工作面機(jī)尾用軟質(zhì)風(fēng)筒布制作成導(dǎo)風(fēng)簾，導(dǎo)風(fēng)簾一端吊掛到煤墻側(cè)，一端吊掛到機(jī)尾隅角老塘側(cè)，改變隅角風(fēng)流路線，把風(fēng)流引到隅角，人工增大隅角風(fēng)流，讓新鮮風(fēng)流進(jìn)入上隅角改變渦流狀態(tài)可以達(dá)到?jīng)_淡、稀釋瓦斯，防止發(fā)生瓦斯超限事故。

同時(shí)在機(jī)頭位置沿傾向設(shè)置擋風(fēng)簾，擋風(fēng)簾向機(jī)巷延伸2m，向機(jī)尾延伸不低于15m，阻止風(fēng)流不進(jìn)入采空區(qū)，減少漏風(fēng)，減少采空區(qū)的瓦斯流出。

3.2 高位巷抽放

在煤層上方巖層中，巖柱7m左右布置一條風(fēng)巷高位巷，并在高位巷布置一趟Φ500mm抽放管路，高位巷布置于待采工作面煤層上方，位于煤層回采后的裂隙帶下部的一條巖巷，在煤層回采后冒落帶全部冒落，裂隙帶形成后，該高位巷與采空區(qū)連通，由于瓦斯的上浮作用，該高位巷中充滿高濃度瓦斯氣體，通過預(yù)先安設(shè)的瓦斯抽放管道，運(yùn)用機(jī)械方式使形成負(fù)壓將采空區(qū)瓦斯抽出的方法抽放上隅角瓦斯。

3.3 增加工作面配風(fēng)量

根據(jù)臨近層瓦斯涌出量占綜采工作面瓦斯總涌出量一半的特點(diǎn)，對工作面采取合理配風(fēng)，減少或者增加負(fù)壓的方式減少采空區(qū)瓦斯涌出量，最終降低上隅角瓦斯涌出量。增加風(fēng)量后，采空區(qū)的風(fēng)流速度相應(yīng)地也會(huì)加大，采空區(qū)的瓦斯流線延深，加強(qiáng)了風(fēng)流與采空區(qū)內(nèi)的瓦斯的交換。若采空區(qū)內(nèi)存在其它漏風(fēng)通道，則更會(huì)增大瓦斯涌出量。

3.4 安設(shè)專用抽出式風(fēng)機(jī)

如圖3所示，當(dāng)采煤工作面隅角出現(xiàn)瓦斯積聚時(shí)，安設(shè)一臺專用抽出式風(fēng)機(jī)，安裝骨架風(fēng)筒，風(fēng)筒末端位于工作面上隅角處，由于負(fù)壓作用，高濃度瓦斯會(huì)通過風(fēng)筒抽出，最后排放到風(fēng)巷中。

這種方法需要把風(fēng)機(jī)安設(shè)在風(fēng)巷風(fēng)門外的新選風(fēng)流中，風(fēng)筒過長，造成生產(chǎn)不便，風(fēng)筒中如果有高濃度瓦斯，高濃度瓦斯還要通過風(fēng)機(jī)，同時(shí)如果有煤矸進(jìn)入風(fēng)機(jī)中，與高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生火花，在加上高濃度瓦斯是極為危險(xiǎn)的。

4 結(jié)論

在具體生產(chǎn)過程中往往要綜合使用以上方法，在上端頭設(shè)置導(dǎo)風(fēng)簾、下端頭設(shè)置擋風(fēng)障和高位鉆孔抽采及上隅角埋管抽放等方法，同時(shí)在操作上一定要嚴(yán)格按照措施施工，懸掛導(dǎo)風(fēng)簾或擋風(fēng)簾時(shí)，合理選擇位置，而且還要保證導(dǎo)風(fēng)簾或擋風(fēng)簾的長度要合理，這樣才能解決瓦斯積聚問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究所-地下開采現(xiàn)代技術(shù)理論與實(shí)踐新進(jìn)展[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.

[2]楊盛煒，龍祖根.淺談煤礦改造治理上隅角瓦斯技術(shù)應(yīng)用[J].能源與環(huán)境，2012（02）.