探討上隅角瓦斯產生原因及防治

張壘

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上，進一步闡述了對綜采工作上隅角瓦斯治理方法與措施。

關鍵詞：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）風流狀態

綜采工作面上隅角區域的風流特點主要有：速度較小；局部區域存在風渦流現象。由于這種風渦流的作用，工作面的主風流無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，存在渦流的區域不僅有上隅角，還有靠近切頂排處，采空區涌出的瓦斯也會聚集在切頂排處，增加了瓦斯超限程度。

（二）綜采面上隅角處兩面壓差大小

取巷道風流的任一斷面，均分布著三種壓力，即靜壓、位壓和動壓。三者形成全壓，并對風流的方向和速度造成一定的影響。在綜采面上隅角區域，兩側的靜壓和位壓相同，風流速度不同，而風流到此會出現轉彎，從而使得此處的風流速度變小，而其兩側風流速度差變小，上隅角處風流速度急劇變小，并形成無速度差，嚴重時則會形成紊流現象。

（三）綜采工作面漏風

綜采工作完成后，采空區內的瓦斯會聚集，并且呈現出較高的濃度，采空區內積聚的高濃度瓦斯通過漏風蔓延到上隅角，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，導致瓦斯涌出量較多，工作面絕對瓦斯涌出量達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程中采用了如下方法與措施：

（一）增加回采工作面的風量

在實際治理回采工作面上隅角瓦斯過程中，依靠速度較低的風流來降低上隅角瓦斯含量是很難完成的，因為低速的風流無法達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量，增加回采工作面的風量可以使得更多的瓦斯被風流帶出，從而降低了回采工作面上隅角瓦斯的含量。隨著回采工作面風量的增加，回采工作面的負壓就會變得更大，這樣就會加快采空區的風流速度，瓦斯就會在較大的風流中被排出。但是僅靠增加回采工作面的風量是不能夠有效降低上隅角瓦斯的含量，因為增加回采工作面的風量會降低相鄰采掘區的供風含量，使得礦井的整個通風系統的穩定性遭到破壞。而且增加回采工作面的風量會使得采空區的粉層被攜帶到風流之中，嚴重影響了采礦工作面的施工環境，而且對于礦井內部的防塵更加困難。最重要的是增加回采工作面的風量會使得采礦區域的風速超過《煤礦安全規程》的限定，使得礦井的質量無法達到標準化。

（二）設置回采工作面上隅角擋風裝置

回采工作面上隅角瓦斯大量積聚的另一個主要原因就是上隅角有漏風的情況，回采工作面上隅角漏風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置一個擋風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規定標準后就利用擋風裝置將主風流分成兩個部分，并將更多的風流導向上隅角，這樣就能夠降低上隅角的瓦斯濃度。但是在回采工作面上隅角設置擋風裝置來降低瓦斯濃度沒有較好的效果，因為當回采工作面上隅角瓦斯已經長時間大量積聚后使用這種方法沒有較好的作用。

（三）安裝專用抽出式風機

對于大量積聚在回采工作面上隅角的瓦斯可以通過風機將其排出，風機開啟后會產生較大的壓力差，積聚在回采工作面上隅角的瓦斯就會隨風流被稀釋然后經過風機被排入到回風巷道，避免了瓦斯在回采工作面上隅角的大量積累。風機的使用可以使得上隅角的瓦斯被迅速排入到回風巷道，而且還會增加回采工作面上隅角的風量，將瓦斯的濃度降低到安全標準。另外風機不會占用較大的面積，對煤礦的開采工作沒有太大的影響，可以說采用風機來治理回采工作面上隅角瓦斯是一個非常好的方法。

（四） U+L通風系統專用排瓦斯尾巷

采用這種通風系統可以將主風流分成兩個部分，其中一個部分就是用來排瓦斯，這種排放瓦斯的方式可以產生較大的負壓來改變巷道中瓦斯的流向，使得大部分瓦斯都被專用排瓦斯尾巷所排出，回采工作面上隅角的瓦斯含量將會大幅度降低。

（五）瓦斯抽放

治理回采工作面上隅角瓦斯的另一個主要方法就是實施鉆孔抽采，但是鉆孔抽采瓦斯需要較高的技術，因為鉆孔抽采需要考慮布孔方式和布孔參數。在回采工作面中布置孔洞時要沿著裂縫帶進行打孔，而且還要利用煤塊來保護鉆孔。打孔之后便可以在回風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。另外鉆孔要按照兩個原則，即鉆孔的層位在裂縫帶上部，卸壓的層位應該在裂縫帶下部，并且還要嚴格按照礦壓的理論在開采之后進行相應的移動，所移動的區域是“豎三帶”和“橫三區”。

（六）設置采空區風幛

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的風量減少便可以使得采空區的瓦斯積聚量減少，所以便可以在采空區的一側設置風幛，這樣便能夠在很大程度上減少采空區的風量。這種治理技術可以從源頭上減少回采工作面上隅角瓦斯的積聚量，但由于使用風幛還有很多的制約，實際生產中運用較少。

（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注漿防止瓦斯向回采工作面上隅角流動，從而防止瓦斯大量積聚造成安全隱患。

三、結語

綜采工作面上隅角瓦斯涌出量大，嚴重威脅著礦井工人的生命安全，且能夠對礦井生產造成重要影響，因此此處的瓦斯治理工作不容忽視，即使是低瓦斯礦井，也不能放松對瓦斯治理的警惕性。上隅角瓦斯治理工作必須以科學有效的方法做支撐，如安裝專用抽出式風機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量、采用U+L通風系統專用排瓦斯尾巷、采用瓦斯抽放技術等，同時輔以先進的瓦斯安全監測監控設備，這樣才能加大綜采工作面安全保障系統。

參考文獻：

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