淺談采煤工作面上隅角瓦斯治理

任慧君

摘要：近年來，我國煤炭開采事故時有發生，引起社會的廣泛關注。隨著煤礦產業的不斷發展，煤層開采的深度和廣度也在不斷增加，一定程度上使煤層瓦斯含量也在不斷增大。同時，煤礦回采工作面實現了采煤機械化，采煤機械化促進了大量高產高效工作面的產生，使得原來工作面瓦斯含量不大的礦井，也逐漸增加了瓦斯濃度，逐漸向隅角瓦斯積聚超限的方向發展，為煤礦井下開采的安全生產帶來了極大地安全隱患，嚴重威脅著工作人員的生命安全。瓦斯管理作為煤礦生產企業安全管理的重要環節，亟需引起管理人員的重視，而采煤工作面上隅角瓦斯問題作為管理中的重點和難點，也亟需相關技術人員進行深入的研究和探索。

關鍵詞：采煤工作面；上隅角；瓦斯；超限；治理方法

對于采煤工作面上隅角瓦斯治理一定要找準瓦斯集聚的原因，對癥下藥。對于上隅角瓦斯的治理工作的關鍵還在于加強工作面上隅角的通風設置，加大通風量稀釋瓦斯，同時建立管道來進行瓦斯的排放，是工作面上隅角的瓦斯數量控制在安全范圍之內。在實際操作中，只有依據實際情況來進行治理工作的具體設置，應進一步加強采礦區的施工安全管理，提前預防安全事故，加強瓦斯控制，才能在最大程度上控制上隅角的瓦斯量，保證礦采安全。

1、采煤工作面上隅角瓦斯超限的成因

一般在采煤工作面中，瓦斯主要來自兩個方面，其一是來自采煤工作面的煤壁和已經開采下來的煤塊，其二則是來自采空區。由于瓦斯是一種質量較輕的氣體，因而其常常會聚集在工作面的上空，尤其是在上隅角處。但在正常的采煤作業條件下，一般是不會出現上隅角瓦斯超限現象的。只有在以下幾種情況下才會出現上隅角瓦斯超限的問題：

1.1采煤工作面的通風問題

在我國，采煤工作面的通風方式一般都是采用U型通風方式，這種通風方式的會使工作面的空氣流動方向分成兩個部分，即一部分風流是沿著工作面逐漸流動，將風送入工作面；另一部分則是沿著采空區逐漸流動，將工作面中的空氣送入采空區，再流向外界。但若采空區存在一定的漏風通道，就會使采空區的風流再次流向工作面，這樣就會使帶有瓦斯的空氣再次回到作業面，并匯集在上隅角處，造成上隅角瓦斯超限。

1.2上隅角處兩面壓差較小

在采煤工作面的巷道中，所有的斷面都有一定的靜壓、動壓以及位壓，這三種壓力相互作用的整體壓力和就是該斷面的全壓狀態，而兩處斷面的全壓差大小是決定該處風向和風速的重要影響因素。在采煤工作面的上隅角處，其靜壓與位壓幾乎相同，因而風流到該處就會發生轉彎現象，并且風速會降低，甚至會出現紊流等現象。這樣就會使該處的瓦斯很難流向外界，造成上隅角瓦斯超限。

1.3上隅角的風流狀態問題

由于采煤工作面的上隅角處即是接近煤壁的部位，又是位于采空區側的部位，因為該處形成一個拐角，因而經過這里的風流一般風速都很低，甚至局部還可能會出現渦風的風流狀態，使得該處聚集的瓦斯很難隨著主風流流出工作面外，因而極易形成瓦斯超限。

2、采煤工作面上隅角的瓦斯治理措施

由上述分析我們可以看出，在采煤工作面中，之所以會造成上隅角瓦斯超限，最根本的原因還是在于該處通風性較差，空氣流動緩慢，因而極易造成瓦斯聚集超限的現象。為了防治這一問題，在實際的煤礦生產中，必須要做好采煤作業面的通風管理。在此筆者提出了一些關于治理上隅角瓦斯問題的措施方法，以供相關人士參考，具體措施分別如下所示：

2.1在采煤工作面上隅角處設置擋風簾

設置擋風簾能夠改變上隅角處的兩面壓差和風流狀態，使工作面中的風流分成兩部分，并且將更多的風流引向上隅角處，這樣就能夠使該處的瓦斯大大稀釋，防止瓦斯濃度過大。但需要注意的是這種擋風簾會對開采作業造成一定影響，也不利于長期的工作面順利通風，因此該方法一般是作為臨時治理措施來對上隅角瓦斯進行疏散稀釋。

2.2增大回采工作面風量

這樣可以使上隅角的風流與工作面的風流加大對流作用，從而攜帶出大量的瓦斯，達到上隅角瓦斯治理效果。但同時也會造成一定不利影響，即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；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；工作面風量過大容易使巷道內的風速超過規定，影響礦井的質量標準化達標。

2.3設置采空區風幛

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。可見，這種處理方法可從根本上減少采空區的瓦斯涌出量，但是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；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。

2.4安設安裝局部通風機

在工作面內，距采煤工作面上隅角10-15m的位置，安裝一臺5.5KW或2×2.2KW的小局扇，用膠質風筒將風引到回風上隅角，在采煤工作面上隅角位置形成正壓區，通過局扇引入新鮮風流稀釋采煤工作面上隅角瓦斯，使該處瓦斯濃度降到規定以下，該局扇隨著工作面的前移而移動。

2.5建立采面尾排系統

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。

2.6三相泡沫擠壓工作面上隅角瓦斯

采用三相泡沫技術，用三相泡沫擠占瓦斯占據的空間來降低瓦斯濃度，三相即水、灰、氮氣，灰可采用黃泥、煤碳發電的爐渣等材料，水灰比（質量比）1：4：1。該法具有處理速度快，效果明顯的特點。

2.7改變通風方式

我國煤礦的通風方式大部分采用上行風，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的方向一致，在正常風速（大于0.5～0.8m/s）下，瓦斯可能出現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瓦斯層狀流動和局部積存的現象，能防止上隅角瓦斯積聚，但在相關規定指出，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。所以在運用下行通風時，必須慎重。

3、結語

總之，在采煤工作面上隅角的瓦斯治理中，采用上述方法并不是根治瓦斯超限的方法，而都是一些臨時性急救措施。要想真正解決上隅角瓦斯超限問題，就需要開采解放層，提前進行巷道抽排或預抽，使煤層瓦斯含量降到8m³/t以下，其它的方法都具有不可確定性和不穩定性；所以治理上隅角瓦斯應提前考慮、提前施工，早投入，早見效。