采煤工作面上隅角瓦斯的分析與處理方法

羅楊

（重慶市天府礦業有限責任公司三匯二礦 重慶市合川區 401520）

采煤工作面上隅角瓦斯的分析與處理方法

羅楊

（重慶市天府礦業有限責任公司三匯二礦 重慶市合川區 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，詳細介紹了各種方法的優、缺點。

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 采煤工作面的通風方式

我國絕大多數采煤工作面均采用“U”型通風方式，其規律為：沿工作面推進方向，從工作面向采空區深部剖面看，采空區瓦斯呈現為一個拋物線狀，從進風巷向回風巷剖面看，采空區瓦斯呈現為一元一次方程直線狀（在上隅角處最大）。

部分進入工作面的風流進入采空區，在采空區內部沿一定的流線的方向流動，在工作面的后半部分，進入采空區的風流逐漸返回工作面。若工作面后方與鄰近煤層采空區或同一煤層未隔離的巷道相通，即采空區有漏風通道，則此風流會匯入工作面漏入采空區的風流中而流向工作面，進入采空區的風流通過采空區，風流帶出瓦斯，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瓦斯流入工作面的匯合處。

1.2 采面上隅角的風流狀態是瓦斯超限的重要原因

采面上隅角靠近煤壁和采空區側，風流速度很低，局部處于渦流狀態。這種渦流使采空區涌出的瓦斯難以進入到主風流中，從而使高濃度瓦斯在上隅角附近循環運動而聚集在渦流區中，形成了上隅角的瓦斯超限。若工作面上隅角出現回柱，除上隅角存在的渦流區外，在靠近切頂排處會出現微風區，采空區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流狀態是瓦斯超限的一種原因

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

2 防治上隅角瓦斯超限的方法

針對上隅角瓦斯超限的情況，通常的防治方法有八種，即：①設置上隅角臨時擋風簾；②增大回采工作面風量；③設置采空區風幛；④采煤工作面安裝局部通風機；⑤安設專用抽排風機；⑥建立采煤工作面尾排系統；⑦改變通風方式；⑧上出口超前回采等。現分別進行分析。

2.1 設置上隅角臨時擋風簾

當采煤工作面上隅角出現瓦斯超限時，在靠近采煤工作面上隅角處掛一擋風簾，使之將工作面的風流一分為二，利用風簾引導較多的風流流經上隅角，以稀釋高濃度瓦斯（風幛可采用軟質風筒布制作，長度一般不小于10m）。

優點：

這種方法主要是應用在上隅角瓦斯不大的地點，這種方法實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：

（1）只能作為臨時措施；

（2）增大了工作面的通風阻力，使工作面的風量降低；

（3）使上隅角附近支、回柱，上出口行人、運料受到很大的影響，往往出現擋風簾被破壞而失去作用的現象，導致上隅角瓦斯濃度又很快升高到超限濃度以上，這樣反復操作的結果，必然使上隅角瓦斯濃度忽高忽低，極不穩定，形成了安全生產的一大隱患。

2.2 增大回采工作面風量

工作面風流對上隅角渦流區積聚瓦斯的驅散，主要靠工作面風流與上隅角瓦斯積聚區間的空氣的對流和主風流的擴散作用。經過長時間的現場觀察，發現在工作面正常供風的情況下，靠有限速度的風流來驅散上隅角渦流積聚區的高濃度瓦斯是不可能的。工作面采用增大風量的辦法，雖然可使上隅角積聚區風流與工作面主風流的對流作用加大，但是隨著風量的提高，負壓增大，采空區的風流速度加大，使采空區的瓦斯流線延深，加強了風流與采空區內的瓦斯的交換。若采空區內存在其它漏風通道，則會增大此漏風量。總之，若增大采面風量，會使風流攜帶出的瓦斯量增大，同時，風量過大又有以下缺點：

（1）造成鄰近采掘工作面的供風量下降，影響礦井通風系統的穩定；

（2）使采面風流中的粉塵濃度增加，惡化工作面的工作環境，增大防塵工作的難度；

（3）工作面風量過大容易使巷道內的風速超過《煤礦安全規程》第二章第一百三十六條的規定（采煤工作面最高允許風速為4m/s），影響礦井的質量標準化達標。

2.3 設置采空區風幛

根據采面上隅角瓦斯超限的原因可知，若能減少進入采空區的風量，則可減少采空區的瓦斯涌出量，使上隅角避免出現瓦斯超限。在工作面采空區一側，沿切頂排從工作面一出口到上隅角設置風幛，這樣就可最大限度地減少進入采空區的漏風量。尤其是在工作面出口處，由于風流進入工作面時在此處直射采空區，所以應保證此區段的風幛封堵嚴密。

優點：

這種處理方法可從根本上減少采空區的瓦斯涌出量。

缺點：

（1）由于風幛位于采空區邊緣，采空區落下的矸石極易將風幛破壞，造成風幛漏風增大；

（2）同時由于風幛隨著工作面向前推進而逐漸前行，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。只有當回采工作面上隅角積聚瓦斯速度不大（2～3m3/min）和瓦斯濃度不太高（3％左右）的情況下應用效果才明顯。

2.4 建立采煤工作面尾排系統

沿工作面回風巷（采空區）鋪一趟非金屬的管子，可以使用水泥體。該管子與回風系統相連通（不是與采煤工作面的回風巷），在采煤工作面上隅角處形成一個負壓區，使采煤工作面上隅角處瓦斯沿管子流向回風流。

優點：

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

缺點：

（1）成本高，需要專門施工一條尾排巷道。

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

（3）當工作面風流、風量、壓力等現象發生其它變化時，會將采空區瓦斯回拉到工作面上隅角，造成瓦斯超限。

3 結論

經過以上分析，結合現場的實際情況，一旦采面上隅角出現瓦斯超限，立即在采面上隅角掛風簾、安擋風幛；增大工作面的進風量、調高工用面的壓差，檢查與該工作面相關的所有密閉是否漏風，若漏風及時進行封堵。上述方法不能解決問題，要盡快安設專用抽出式風機（風、水引射器）進行抽排。

上述方法都是臨時性急性的措施，治理上隅角瓦斯超限的主要方法應該是：本層、順層抽放，尾排等措施。其根本方法是開采解放層，提前進行巷道抽排或預抽，使煤層瓦斯含量降到規定以下，所以治理上隅角瓦斯應提前考慮、提前施工，早投入，早見效。

TD712

A

1004-7344（2016）23-0163-02

2016-7-21