低瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限治理探析

摘 要：當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，各行各業(yè)的發(fā)展對(duì)能源的需求量不斷增加，煤炭作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源，在科技的支持下，煤炭開采量不斷增加，而在煤炭開采期間所產(chǎn)生的瓦斯屬于易燃易爆氣體，瓦斯爆炸可能會(huì)引起煤塵爆炸，其對(duì)于煤礦的安全生產(chǎn)是極為不利的。因此，為了更好的保證礦井工作的安全性，對(duì)瓦斯尤其是上隅角的瓦斯進(jìn)行綜合治理就顯得極為有必要了，其能夠更好煤礦生產(chǎn)的高效與安全。

關(guān)鍵詞：低瓦斯;礦井;工作面;上隅角;瓦斯超限;治理

隨著采煤工作面不斷推進(jìn)，在工作面上隅角比較容易聚集瓦斯等有害氣體，這些氣體的聚集給煤礦安全生產(chǎn)構(gòu)成了較大的隱患。為了更好的對(duì)礦井工作面上隅角瓦斯超限進(jìn)行治理，文章嘗試對(duì)有害氣體產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并結(jié)合具體原因探究解決對(duì)策。

1 煤礦采煤工作面上隅角有害氣體的產(chǎn)生及原因

在煤礦采煤工作面有害氣體，通常是以游離和吸附兩種狀態(tài)存在于煤層之中的。在煤礦回采工作實(shí)施期間，這些有害氣體將會(huì)隨著煤層結(jié)構(gòu)的變化和破壞，逐步釋放并擴(kuò)散到煤礦的開采空間中。煤礦中的有害氣體將會(huì)隨著開采區(qū)頂板的破壞作用，從高壓區(qū)逐漸朝著低壓區(qū)過渡，然后蔓延和擴(kuò)散開來，最終進(jìn)入到煤層的采空區(qū)和開放空間。采煤工作面上隅角的瓦斯主要來源于兩個(gè)方面，一是采煤工作面的瓦斯;二是采空區(qū)的瓦斯。

采煤工作面的瓦斯，通常會(huì)從采煤工作面煤、巖壁裂隙等部位自然涌出;同時(shí)，其還可能會(huì)在割煤、放炮時(shí)出現(xiàn)，如瓦斯會(huì)從爆裂的煤體中，破碎的煤塊中涌出。

采空區(qū)瓦斯則是采煤工作面涌出的瓦斯部分涌向采空區(qū)和開放區(qū);采煤工作面采空區(qū)域殘留媒體的涌出;有鄰近層的開采煤層，因?yàn)槭艿讲擅和饬ψ饔玫挠绊戉徑簩雍蛧鷰r的涌出。

當(dāng)前，大部分煤礦綜采工作面通常是采用U型通風(fēng)的，因此在煤礦開采期間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)有害氣體在上隅角聚集的現(xiàn)象。同時(shí)，U型通風(fēng)輸送的氣流，將會(huì)分成兩部分工作，一部分輸送到工作面，另外一部分則輸送到了采空區(qū)。進(jìn)入采空區(qū)的氣流將會(huì)慢慢的返回到綜采工作面的上隅角。

煤礦綜采工作面上隅角與煤壁和采空區(qū)的內(nèi)側(cè)緊挨在一起，該區(qū)域的氣流速度非常小，同時(shí)還有部分的氣流處于旋渦的狀態(tài)，該處所產(chǎn)生的漩渦氣流，將會(huì)使得在煤礦采空區(qū)的有害氣體無法順利進(jìn)入到主回風(fēng)氣流之中，這樣高濃度的有害氣體就會(huì)在上隅角附近進(jìn)行持續(xù)性的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，并且逐漸聚集到旋渦之中，導(dǎo)致上隅角的有害氣體含量大幅度超標(biāo)。

2 煤礦上隅角瓦斯超限治理措施

2.1 設(shè)置上隅角臨時(shí)擋風(fēng)簾

在煤炭開采期間，可以在靠近上隅角的位置設(shè)置臨時(shí)擋風(fēng)簾，這樣可以有效的改變?cè)酗L(fēng)向，促使工作面的風(fēng)流被順利分解，使得一部分風(fēng)流經(jīng)過上隅角的渦流區(qū)域，可以借助風(fēng)流將上隅角的瓦斯帶走。但是，由于需要注意的是擋風(fēng)簾的存在，還將會(huì)使得上隅角附近的支、回柱，上出口行人、運(yùn)料等受到一定程度的干擾，所以隨著時(shí)間的推移，擋風(fēng)簾可能會(huì)被人為的破壞，逐漸失去應(yīng)有的價(jià)值和作用，這樣就可能會(huì)導(dǎo)致上隅角瓦斯?jié)舛扔泻芸焐叩匠逎舛纫陨稀６?，如果反?fù)設(shè)置擋風(fēng)簾還可能會(huì)使得上隅角瓦斯?jié)舛群龈吆龅?，這樣容易導(dǎo)致瓦斯含量不穩(wěn)定，進(jìn)一步增大了瓦斯爆炸的可能性，影響了煤礦生產(chǎn)的安全性。同時(shí)，擋風(fēng)簾的存在，也一定程度上增大了采煤工作面的通風(fēng)阻力，增大了工作面的通風(fēng)難度，其能夠有效的減少工作面的風(fēng)量。結(jié)合上文分析來看，擋風(fēng)簾治理上隅角瓦斯超限，雖然能夠發(fā)揮一定的作用，但是這種治理方式的穩(wěn)定性比較差，效果并不是十分的理想，因此在治理瓦斯時(shí)，只能作為臨時(shí)性應(yīng)急治理措施。而且該治理措施主要適用于上隅角瓦斯含量并不是很大的區(qū)域，如果采煤工作面上隅角出現(xiàn)比較長(zhǎng)時(shí)間的瓦斯積聚，且含量比較多的情況下，不建議使用該治理方法。

2.2 增大回采工作面風(fēng)量

工作面風(fēng)流也將會(huì)對(duì)上隅角渦流區(qū)積聚瓦斯的驅(qū)散產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)前主要是依靠工作面風(fēng)流與上隅角瓦斯積聚區(qū)間的空氣對(duì)流和主風(fēng)流的擴(kuò)散作用。增大采面風(fēng)量，可以有效的提貨所能上隅角積聚區(qū)風(fēng)流和工作面主風(fēng)流的對(duì)流作用，隨著風(fēng)量的不斷提升，負(fù)壓將會(huì)逐步增大，這樣采空區(qū)的風(fēng)流速度也將會(huì)不斷增加，這些都會(huì)使得采空區(qū)的瓦斯流線延伸，有效的促進(jìn)了風(fēng)流與采空區(qū)的瓦斯彼此交換，這樣可以將大量的瓦斯從采空區(qū)攜帶出去。

2.3 安裝設(shè)置局部通風(fēng)機(jī)

通風(fēng)是治理瓦斯超限的有效手段，但是如果僅僅依靠自然通風(fēng)，顯然難以達(dá)到瓦斯治理效果，因此，筆者認(rèn)為可以嘗試在距離采煤工作面上隅角10-15m的位置，安設(shè)一臺(tái)專用抽出式局部風(fēng)機(jī)，風(fēng)筒入口位于采面隅角。在采煤工作面上隅角位置處形成正壓區(qū)，安裝通風(fēng)機(jī)之后，上隅角的高濃度瓦斯可以盡快的進(jìn)入到風(fēng)筒內(nèi)部，然后經(jīng)過通風(fēng)機(jī)排入回風(fēng)巷，這樣就能夠及時(shí)的稀釋掉采煤工作面上隅角的瓦斯?jié)舛?，避免瓦斯爆炸，觸發(fā)安全事故。同時(shí)，局部通風(fēng)機(jī)體積小、運(yùn)輸和移動(dòng)比較靈活，通風(fēng)機(jī)可以隨著工作面的前移而移動(dòng)，因此能夠發(fā)揮出更加理想的治理效果。

2.4 做好采空區(qū)瓦斯抽放工作

由于走向長(zhǎng)壁綜采工作面，一般是采用“U”通風(fēng)形式，這也是上隅角最容易積聚瓦斯的原因之一。在煤炭開采前，沿著工作面進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流攜帶采空區(qū)的瓦斯大部分都是從上隅角附近返回工作面的，這也可能會(huì)導(dǎo)致上隅角附近的瓦斯?jié)舛缺容^高。當(dāng)回風(fēng)巷風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.5-0.8%的時(shí)候，在工作面的上隅角就有可能會(huì)出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸^限制的情況，即瓦斯?jié)舛却笥?.1%。工作面上隅角是重大瓦斯災(zāi)害隱患和瓦斯事故的高發(fā)區(qū)域，其嚴(yán)重威脅著整個(gè)工作面甚至是采空區(qū)的安全，因此，做好采空區(qū)瓦斯抽放工作就顯得極為有必要了，在對(duì)瓦斯進(jìn)行抽放時(shí)，需要結(jié)合整個(gè)綜采工作面巷道布置特點(diǎn)和回采工藝的特點(diǎn)實(shí)施，如可以采用采空區(qū)埋管抽放的方法，解決上隅角瓦斯積聚的問題。

2.5 調(diào)整工作面上下順槽的推進(jìn)度

在煤礦開采過程中，往往因?yàn)榱镂餐七M(jìn)速度慢，上隅角滯后下隅角，風(fēng)流將會(huì)沿著整個(gè)工作面上三角順路而走，不能有效吹散上隅角瓦斯，因此可能會(huì)導(dǎo)致上隅角瓦斯?jié)舛壬叱^限制標(biāo)準(zhǔn)。因此，把握好工作面上下順槽的推進(jìn)度，有意識(shí)的保證上隅角超前下隅角，這樣就能夠迫使風(fēng)流有力的沖擊上隅角有害氣體，瓦斯也將會(huì)隨著風(fēng)飄散，借助這些操作可以成功的降低上隅角瓦斯的濃度。

2.6 局部瓦斯積聚的控制

做好局部瓦斯積聚的控制也是瓦斯超限治理的有效手段之一。其主要控制策略如下：一是加強(qiáng)工作面瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)管理。落實(shí)該工作時(shí)，要保證瓦斯探頭懸掛位置的準(zhǔn)確，同時(shí)要進(jìn)一步增加瓦斯巡檢的力度，尤其是在特殊時(shí)期通風(fēng)副隊(duì)長(zhǎng)以上的管理人員要現(xiàn)場(chǎng)跟班，保證所有的檢查工作都落實(shí)到位了。二是要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)瓦斯抽放泵以及抽放管理等抽放措施的維修維護(hù)，如果發(fā)現(xiàn)抽放措施存在問題，必須要第一時(shí)間進(jìn)行維護(hù)。三是要加強(qiáng)工作面通風(fēng)系統(tǒng)的檢查，確保通風(fēng)系統(tǒng)暢通，在風(fēng)量滿足要求之后，對(duì)通風(fēng)設(shè)施要管理維護(hù)到位，這樣才能有效的避免瓦斯積聚。此外，針對(duì)上隅角的瓦斯超限治理還需加強(qiáng)對(duì)工作人員的培訓(xùn)，要保證他們能夠準(zhǔn)確的分辨出上隅角瓦斯是否超限，在察覺到超限之后，及時(shí)的采取治理措施。

總之，在明確瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限的原因只有，有針對(duì)性的采取治理措施，能夠更好的發(fā)揮治理效果，保證煤礦生產(chǎn)的安全性，這樣對(duì)于我國(guó)煤礦事業(yè)的良性發(fā)展也有著較為積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫長(zhǎng)江.綜采面上隅角瓦斯治理技術(shù)研究[J].農(nóng)家參謀，2019（13）.

[2]王克武，孫福玉，姜偉東.低瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限治理技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)， 2012（05）.

[3]談國(guó)強(qiáng).低瓦斯礦井綜采放頂煤工作面瓦斯治理工作探討[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（10）.

作者簡(jiǎn)介：

楊杰（1990- ），男，山西省長(zhǎng)治市人，助理工程師，2015年畢業(yè)于山東理工大學(xué)，采礦工程專業(yè)。