采煤工作面上隅角瓦斯的分析與處理方法

羅楊

（重慶市天府礦業(yè)有限責(zé)任公司三匯二礦 重慶市合川區(qū) 401520）

采煤工作面上隅角瓦斯的分析與處理方法

羅楊

（重慶市天府礦業(yè)有限責(zé)任公司三匯二礦 重慶市合川區(qū) 401520）

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(diǎn)。

工作面；上隅角；瓦斯；處理

1 采煤工作面上隅角瓦斯超限的原因分析

1.1 采煤工作面的通風(fēng)方式

我國(guó)絕大多數(shù)采煤工作面均采用“U”型通風(fēng)方式，其規(guī)律為：沿工作面推進(jìn)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(gè)拋物線狀，從進(jìn)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）。

部分進(jìn)入工作面的風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)，在采空區(qū)內(nèi)部沿一定的流線的方向流動(dòng)，在工作面的后半部分，進(jìn)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(huì)匯入工作面漏入采空區(qū)的風(fēng)流中而流向工作面，進(jìn)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。

1.2 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(jìn)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(yùn)動(dòng)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)回柱，除上隅角存在的渦流區(qū)外，在靠近切頂排處會(huì)出現(xiàn)微風(fēng)區(qū)，采空區(qū)漏出的瓦斯在此處積聚，更容易形成上隅角的瓦斯超限。

1.3 采面上隅角處兩面壓差大小和風(fēng)流狀態(tài)是瓦斯超限的一種原因

巷道風(fēng)流中任一斷面都具有靜壓、位壓、動(dòng)壓，三種壓力之和是全壓，全壓差的大小決定著風(fēng)流的方向和速度，由于上隅角處兩面的靜壓和位壓是一樣的，風(fēng)流速度不一樣，采煤工作面的風(fēng)流到此轉(zhuǎn)彎，造成上隅角處風(fēng)流速度變慢，上隅角兩面的風(fēng)流速度差降低，此處風(fēng)流速度大大減少，在上隅角處出現(xiàn)無速度差，甚至風(fēng)流出現(xiàn)紊流。

2 防治上隅角瓦斯超限的方法

針對(duì)上隅角瓦斯超限的情況，通常的防治方法有八種，即：①設(shè)置上隅角臨時(shí)擋風(fēng)簾；②增大回采工作面風(fēng)量；③設(shè)置采空區(qū)風(fēng)幛；④采煤工作面安裝局部通風(fēng)機(jī)；⑤安設(shè)專用抽排風(fēng)機(jī)；⑥建立采煤工作面尾排系統(tǒng)；⑦改變通風(fēng)方式；⑧上出口超前回采等?，F(xiàn)分別進(jìn)行分析。

2.1 設(shè)置上隅角臨時(shí)擋風(fēng)簾

當(dāng)采煤工作面上隅角出現(xiàn)瓦斯超限時(shí)，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(zhǎng)度一般不小于10m）。

優(yōu)點(diǎn)：

這種方法主要是應(yīng)用在上隅角瓦斯不大的地點(diǎn)，這種方法實(shí)際上就是提高采面上隅角處兩面壓差，解決上隅角處渦流的問題。

缺點(diǎn)：

（1）只能作為臨時(shí)措施；

（2）增大了工作面的通風(fēng)阻力，使工作面的風(fēng)量降低；

（3）使上隅角附近支、回柱，上出口行人、運(yùn)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逎舛纫陨希@樣反復(fù)操作的結(jié)果，必然使上隅角瓦斯?jié)舛群龈吆龅?，極不穩(wěn)定，形成了安全生產(chǎn)的一大隱患。

2.2 增大回采工作面風(fēng)量

工作面風(fēng)流對(duì)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(duì)流和主風(fēng)流的擴(kuò)散作用。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(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，則會(huì)增大此漏風(fēng)量?？傊?，若增大采面風(fēng)量，會(huì)使風(fēng)流攜帶出的瓦斯量增大，同時(shí)，風(fēng)量過大又有以下缺點(diǎn)：

（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》第二章第一百三十六條的規(guī)定（采煤工作面最高允許風(fēng)速為4m/s），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

根據(jù)采面上隅角瓦斯超限的原因可知，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。

優(yōu)點(diǎn)：

這種處理方法可從根本上減少采空區(qū)的瓦斯涌出量。

缺點(diǎn)：

（1）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；

（2）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。

因此這種方法受多種條件的制約，使用效果不太理想。只有當(dāng)回采工作面上隅角積聚瓦斯速度不大（2～3m3/min）和瓦斯?jié)舛炔惶撸?％左右）的情況下應(yīng)用效果才明顯。

2.4 建立采煤工作面尾排系統(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。

優(yōu)點(diǎn)：

能將工作面上隅角部分瓦斯經(jīng)過尾排巷道流入專用回風(fēng)巷。使工作面回風(fēng)巷瓦斯降低。

缺點(diǎn)：

（1）成本高，需要專門施工一條尾排巷道。

（2）維護(hù)難度大，我礦尾排巷道內(nèi)采用的是“雙排水泥圓筒”，當(dāng)工作面上隅角回撤時(shí)，采空區(qū)掉落的巖石容易將水泥圓筒損壞。

（3）當(dāng)工作面風(fēng)流、風(fēng)量、壓力等現(xiàn)象發(fā)生其它變化時(shí)，會(huì)將采空區(qū)瓦斯回拉到工作面上隅角，造成瓦斯超限。

3 結(jié)論

經(jīng)過以上分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，一旦采面上隅角出現(xiàn)瓦斯超限，立即在采面上隅角掛風(fēng)簾、安擋風(fēng)幛；增大工作面的進(jìn)風(fēng)量、調(diào)高工用面的壓差，檢查與該工作面相關(guān)的所有密閉是否漏風(fēng)，若漏風(fēng)及時(shí)進(jìn)行封堵。上述方法不能解決問題，要盡快安設(shè)專用抽出式風(fēng)機(jī)（風(fēng)、水引射器）進(jìn)行抽排。

上述方法都是臨時(shí)性急性的措施，治理上隅角瓦斯超限的主要方法應(yīng)該是：本層、順層抽放，尾排等措施。其根本方法是開采解放層，提前進(jìn)行巷道抽排或預(yù)抽，使煤層瓦斯含量降到規(guī)定以下，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。

TD712

A

1004-7344（2016）23-0163-02

2016-7-21