淺談上隅角瓦斯產(chǎn)生原因與防治

姜周民

摘要：本文以某高瓦斯礦為例，在分析了綜采工作面上隅角瓦斯超限原因的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡述了對(duì)綜采工作上隅角瓦斯治理方法與措施。

關(guān)鍵詞：綜采工作面;上隅角;瓦斯積聚;超限原因;治理措施

一、上隅角瓦斯超限原因分析

（一）風(fēng)流狀態(tài)

綜采工作面上隅角區(qū)域的風(fēng)流特點(diǎn)主要有：速度較小;局部區(qū)域存在風(fēng)渦流現(xiàn)象。由于這種風(fēng)渦流的作用，工作面的主風(fēng)流無(wú)法將其中的瓦斯帶走，這就造成大量的瓦斯聚集在綜采工作面上隅角區(qū)域，從而使得上隅角瓦斯超限。如果綜采面上隅角存在滯后回柱，存在渦流的區(qū)域不僅有上隅角，還有靠近切頂排處，采空區(qū)涌出的瓦斯也會(huì)聚集在切頂排處，增加了瓦斯超限程度。

（二）綜采面上隅角處兩面壓差大小

取巷道風(fēng)流的任一斷面，均分布著三種壓力，即靜壓、位壓和動(dòng)壓。三者形成全壓，并對(duì)風(fēng)流的方向和速度造成一定的影響。在綜采面上隅角區(qū)域，兩側(cè)的靜壓和位壓相同，風(fēng)流速度不同，而風(fēng)流到此會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，從而使得此處的風(fēng)流速度變小，而其兩側(cè)風(fēng)流速度差變小，上隅角處風(fēng)流速度急劇變小，并形成無(wú)速度差，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)形成紊流現(xiàn)象。

（三）綜采工作面漏風(fēng)

綜采工作完成后，采空區(qū)內(nèi)的瓦斯會(huì)聚集，并且呈現(xiàn)出較高的濃度，采空區(qū)內(nèi)積聚的高濃度瓦斯通過(guò)漏風(fēng)蔓延到上隅角，使得上隅角的瓦斯超限。

二、綜采工作面上隅角瓦斯治理方法與措施

本文以某煤礦為例，采用一次采全高傾斜長(zhǎng)臂采煤法，由于采煤工作面空間大，頂板裂隙較多，煤巖體瓦斯含量高，導(dǎo)致瓦斯涌出量較多，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)11.7m3/t以上，為典型的高瓦斯礦井。該礦井在上隅角瓦斯治理過(guò)程中采用了如下方法與措施：

（一）增加回采工作面的風(fēng)量

在實(shí)際治理回采工作面上隅角瓦斯過(guò)程中，依靠速度較低的風(fēng)流來(lái)降低上隅角瓦斯含量是很難完成的，因?yàn)榈退俚娘L(fēng)流無(wú)法達(dá)到降低上隅角瓦斯含量的目的。為了降低回采工作面上隅角瓦斯的含量就需要增加回采工作面的風(fēng)量，增加回采工作面的風(fēng)量可以使得更多的瓦斯被風(fēng)流帶出，從而降低了回采工作面上隅角瓦斯的含量。隨著回采工作面風(fēng)量的增加，回采工作面的負(fù)壓就會(huì)變得更大，這樣就會(huì)加快采空區(qū)的風(fēng)流速度，瓦斯就會(huì)在較大的風(fēng)流中被排出。但是僅靠增加回采工作面的風(fēng)量是不能夠有效降低上隅角瓦斯的含量，因?yàn)樵黾踊夭晒ぷ髅娴娘L(fēng)量會(huì)降低相鄰采掘區(qū)的供風(fēng)含量，使得礦井的整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞。而且增加回采工作面的風(fēng)量會(huì)使得采空區(qū)的粉層被攜帶到風(fēng)流之中，嚴(yán)重影響了采礦工作面的施工環(huán)境，而且對(duì)于礦井內(nèi)部的防塵更加困難。最重要的是增加回采工作面的風(fēng)量會(huì)使得采礦區(qū)域的風(fēng)速超過(guò)《煤礦安全規(guī)程》的限定，使得礦井的質(zhì)量無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。

（二）設(shè)置回采工作面上隅角擋風(fēng)裝置

回采工作面上隅角瓦斯大量積聚的另一個(gè)主要原因就是上隅角有漏風(fēng)的情況，回采工作面上隅角漏風(fēng)使得稀釋瓦斯的能力大大降低。但是在回采工作面上隅角設(shè)置一個(gè)擋風(fēng)裝置將能夠很好地解決這一情況，在回采工作面上隅角瓦斯的濃度超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后就利用擋風(fēng)裝置將主風(fēng)流分成兩個(gè)部分，并將更多的風(fēng)流導(dǎo)向上隅角，這樣就能夠降低上隅角的瓦斯?jié)舛?。但是在回采工作面上隅角設(shè)置擋風(fēng)裝置來(lái)降低瓦斯?jié)舛葲](méi)有較好的效果，因?yàn)楫?dāng)回采工作面上隅角瓦斯已經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間大量積聚后使用這種方法沒(méi)有較好的作用。

（三）安裝專(zhuān)用抽出式風(fēng)機(jī)

對(duì)于大量積聚在回采工作面上隅角的瓦斯可以通過(guò)風(fēng)機(jī)將其排出，風(fēng)機(jī)開(kāi)啟后會(huì)產(chǎn)生較大的壓力差，積聚在回采工作面上隅角的瓦斯就會(huì)隨風(fēng)流被稀釋然后經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)被排入到回風(fēng)巷道，避免了瓦斯在回采工作面上隅角的大量積累。風(fēng)機(jī)的使用可以使得上隅角的瓦斯被迅速排入到回風(fēng)巷道，而且還會(huì)增加回采工作面上隅角的風(fēng)量，將瓦斯的濃度降低到安全標(biāo)準(zhǔn)。另外風(fēng)機(jī)不會(huì)占用較大的面積，對(duì)煤礦的開(kāi)采工作沒(méi)有太大的影響，可以說(shuō)采用風(fēng)機(jī)來(lái)治理回采工作面上隅角瓦斯是一個(gè)非常好的方法。

（四） U+L通風(fēng)系統(tǒng)專(zhuān)用排瓦斯尾巷

采用這種通風(fēng)系統(tǒng)可以將主風(fēng)流分成兩個(gè)部分，其中一個(gè)部分就是用來(lái)排瓦斯，這種排放瓦斯的方式可以產(chǎn)生較大的負(fù)壓來(lái)改變巷道中瓦斯的流向，使得大部分瓦斯都被專(zhuān)用排瓦斯尾巷所排出，回采工作面上隅角的瓦斯含量將會(huì)大幅度降低。

（五）瓦斯抽放

治理回采工作面上隅角瓦斯的另一個(gè)主要方法就是實(shí)施鉆孔抽采，但是鉆孔抽采瓦斯需要較高的技術(shù)，因?yàn)殂@孔抽采需要考慮布孔方式和布孔參數(shù)。在回采工作面中布置孔洞時(shí)要沿著裂縫帶進(jìn)行打孔，而且還要利用煤塊來(lái)保護(hù)鉆孔。打孔之后便可以在回風(fēng)巷抽放瓦斯并使得回采工作面上隅角的瓦斯向抽放方向流動(dòng)。另外鉆孔要按照兩個(gè)原則，即鉆孔的層位在裂縫帶上部，卸壓的層位應(yīng)該在裂縫帶下部，并且還要嚴(yán)格按照礦壓的理論在開(kāi)采之后進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)，所移動(dòng)的區(qū)域是“豎三帶”和“橫三區(qū)”。

（六）設(shè)置采空區(qū)風(fēng)幛

參考回采工作面上隅角瓦斯超限的原因便可以知道采空區(qū)的風(fēng)量減少便可以使得采空區(qū)的瓦斯積聚量減少，所以便可以在采空區(qū)的一側(cè)設(shè)置風(fēng)幛，這樣便能夠在很大程度上減少采空區(qū)的風(fēng)量。這種治理技術(shù)可以從源頭上減少回采工作面上隅角瓦斯的積聚量，但由于使用風(fēng)幛還有很多的制約，實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用較少。

（七）三相泡沫擠壓工作面上隅角瓦斯以及注漿充填

采用三相泡沫擠壓工作面上隅角瓦斯的原因是擠壓瓦斯占據(jù)的空間，從而降低了瓦斯的積聚程度，注漿充填就是向采空區(qū)注漿防止瓦斯向回采工作面上隅角流動(dòng)，從而防止瓦斯大量積聚造成安全隱患。

三、結(jié)語(yǔ)

綜采工作面上隅角瓦斯涌出量大，嚴(yán)重威脅著礦井工人的生命安全，且能夠?qū)ΦV井生產(chǎn)造成重要影響，因此此處的瓦斯治理工作不容忽視，即使是低瓦斯礦井，也不能放松對(duì)瓦斯治理的警惕性。上隅角瓦斯治理工作必須以科學(xué)有效的方法做支撐，如安裝專(zhuān)用抽出式風(fēng)機(jī)稀釋綜采工作面上隅角的瓦斯、盡量加大綜采工作面的供風(fēng)量、采用U+L通風(fēng)系統(tǒng)專(zhuān)用排瓦斯尾巷、采用瓦斯抽放技術(shù)等，同時(shí)輔以先進(jìn)的瓦斯安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備，這樣才能加大綜采工作面安全保障系統(tǒng)。

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