采煤工作面上隅角瓦斯治理淺談

王新艷

摘要：本文分析了采煤工作面上隅角瓦斯超限的種種原因，并提出了治理上隅角瓦斯超限的幾種方法，詳細(xì)介紹了各種方法的優(yōu)缺點及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：工作面；上隅角；瓦斯超限；處理方法

一、采煤工作面上隅角瓦斯超限的原因分析

1、采煤工作面的通風(fēng)方式

采煤工作面的通風(fēng)方法主要有：“U”型、“Z” 型、“Y” 型、“W”型、“H” 型等多種，但我國絕大多數(shù)采煤工作面均采用“U”型通風(fēng)方式。“U”型通風(fēng)條件下的采空區(qū)瓦斯流動的規(guī)律：沿工作面推進方向，從工作面向采空區(qū)深部剖面看，采空區(qū)瓦斯呈現(xiàn)為一個拋物線狀，從進風(fēng)巷向回風(fēng)巷剖面看，采空區(qū)瓦斯呈現(xiàn)為一元一次方程直線狀（在上隅角處最大）。在這種通風(fēng)方式下，進入工作面的風(fēng)流分為兩部分，一部分沿工作面流動；另一部分進入采空區(qū)，在采空區(qū)內(nèi)部沿一定流線的方向流動，在工作面的后半部分，進入采空區(qū)的風(fēng)流逐漸返回工作面。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，則此風(fēng)流會匯入工作面漏入采空區(qū)的風(fēng)流中而流向工作面?？梢?，進入采空區(qū)的風(fēng)流通過采空區(qū)，風(fēng)流帶出瓦斯，逐漸返回工作面，最后匯集于采面上隅角，所以，工作面上隅角為采空區(qū)瓦斯流入工作面的匯合處。

2、采面上隅角的風(fēng)流狀態(tài)是瓦斯超限的重要原因

采面上隅角靠近煤壁和采空區(qū)側(cè)，風(fēng)流速度很低，局部處于渦流狀態(tài)。這種渦流使采空區(qū)涌出的瓦斯難以進入到主風(fēng)流中，從而使高濃度瓦斯在上隅角附近循環(huán)運動而聚集在渦流區(qū)中，形成了上隅角的瓦斯超限。若工作面上隅角出現(xiàn)滯后回柱，除上隅角存在的渦流區(qū)外，在靠近切頂線處會出現(xiàn)微風(fēng)區(qū)，采空區(qū)涌出的瓦斯在此處積聚，更容易形成上隅角的瓦斯超限。

二、防治上隅角瓦斯超限的方法

針對上隅角瓦斯超限的情況，通常的防治方法有如下幾種，即：1、設(shè)置上隅角臨時擋風(fēng)簾；2、增大回采工作面風(fēng)量；3、改變通風(fēng)方式；4、安設(shè)局部通風(fēng)機；5、安設(shè)移動式抽放泵抽放上隅角瓦斯；6、高位抽放瓦斯；7、建立采面尾排系統(tǒng)等；現(xiàn)分別進行分析。

1、設(shè)置采面上隅角擋風(fēng)簾

當(dāng)采煤工作面上隅角出現(xiàn)瓦斯超限時，在靠近采煤工作面上隅角處掛一擋風(fēng)簾，使之將工作面的風(fēng)流一分為二，利用風(fēng)簾引導(dǎo)較多的風(fēng)流流經(jīng)上隅角，以稀釋高濃度瓦斯。風(fēng)幛可采用軟質(zhì)風(fēng)筒布制作，長度一般不小于10m。但是由于擋風(fēng)簾的存在，使采煤機割煤，上隅角附近支、回柱，上出口行人、運料受到很大的影響，往往出現(xiàn)擋風(fēng)簾被破壞而失去作用的現(xiàn)象，導(dǎo)致上隅角瓦斯?jié)舛扔趾芸焐叩匠逎舛纫陨?。這樣反復(fù)操作的結(jié)果，必然使上隅角瓦斯?jié)舛群龈吆龅停瑯O不穩(wěn)定，形成了安全生產(chǎn)的一大隱患。同時，擋風(fēng)簾的存在，增大了工作面的通風(fēng)阻力，使工作面的風(fēng)量降低。因此，這種方法主要是應(yīng)用在上隅角瓦斯不大的地點，并且只能作為臨時措施。

2、增大回采工作面風(fēng)量

工作面風(fēng)流對上隅角渦流區(qū)積聚瓦斯的驅(qū)散，主要靠工作面風(fēng)流與上隅角瓦斯積聚區(qū)間的空氣的對流和主風(fēng)流的擴散作用。經(jīng)過長時間的現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)在工作面正常供風(fēng)的情況下，靠有限速度的風(fēng)流來驅(qū)散上隅角渦流積聚區(qū)的高濃度瓦斯是不可能的。工作面采用增大風(fēng)量的辦法，雖然可使上隅角積聚區(qū)風(fēng)流與工作面主風(fēng)流的對流作用加大，但是隨著風(fēng)量的提高，負(fù)壓增大，采空區(qū)的風(fēng)流速度加大，使采空區(qū)的瓦斯流線延深，加強了風(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，則會增大此漏風(fēng)量?？傊粼龃蟛擅骘L(fēng)量，會使風(fēng)流攜帶出的瓦斯量增大，同時，風(fēng)量過大又有以下缺點：

（1）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；

（2）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；

（3）工作面風(fēng)量過大容易使巷道內(nèi)的風(fēng)速超過《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，影響礦井的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)。

3、改變通風(fēng)方式

我國煤礦的通風(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方向相反，二者易于混合且不易出現(xiàn)瓦斯層狀流動和局部積存的現(xiàn)象，能防止上隅角瓦斯積聚，但《煤礦安全規(guī)程》第一百一十五條規(guī)定，有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的采煤工作面不得采用下行通風(fēng)。所以在運用下行通風(fēng)時，必須慎重。

4、安設(shè)局部通風(fēng)機

在工作面支架間，距采煤工作面上隅角10～15m的位置，安裝一臺5.5KW或4.0KW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。此種方法需要加強管理，防止局扇突然停止運轉(zhuǎn)，造成采煤工作面上隅角瓦斯突然積聚。

5、安設(shè)移動式抽放泵抽放上隅角瓦斯

沿工作面回風(fēng)巷鋪一趟Ф219管路，管路末端連接一根同等直徑的抽放花管埋入上隅角采空區(qū)內(nèi)，抽放花管埋入長度在15～20m左右，要求采用負(fù)壓抽放，該管路與抽放泵站相連，這樣在上隅角處形成一個負(fù)壓區(qū)，使上隅角處瓦斯向抽放管路流動，最后排到采區(qū)回風(fēng)巷。

6、高位抽放瓦斯

布孔方式：在工作面回風(fēng)巷內(nèi)直接布置鉆場，從頂板開孔，往工作面上方裂隙帶打鉆孔，抽放煤層及其附近的瓦斯。工作面推進方向反向布置鉆孔，鉆場間距15m，每個鉆場打3個鉆孔，利用工作面前方煤體保護鉆孔，工作面回采到位時撤出，重新布置鉆場打鉆孔?；仫L(fēng)巷安設(shè)抽放瓦斯管路，預(yù)抽煤體中所賦含的瓦斯，使采煤工作面和采空區(qū)減少瓦斯涌出，以降低上隅角處的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到治理目的。

7、建立采面尾排系統(tǒng)

在工作面回風(fēng)巷上部10米左右平行回風(fēng)巷另開掘一條巷道與采區(qū)回風(fēng)巷相連通，隨工作面向前推進，回風(fēng)巷上隅角切頂線外頂板冒落，與頂部巷道連通，上隅角處積聚的瓦斯通過此處進入頂板巷，通過頂板巷排入采區(qū)回風(fēng)巷，達(dá)到治理上隅角瓦斯的目的。

三、結(jié)論

經(jīng)過以上分析，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，一旦采面上隅角出現(xiàn)瓦斯超限，通過采取在采面上隅角掛風(fēng)簾、增大工作面的進風(fēng)量、安設(shè)局部通風(fēng)機等臨時性性措施不能解決問題時，要盡快采取根本性措施進行治理，治理上隅角瓦斯超限的主要方法應(yīng)該是：尾排、上隅角采空區(qū)抽放、高位抽放，。其根本方法是開采解放層，提前進行巷道或煤層預(yù)抽，使煤層瓦斯含量降到安全值以下，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。