淺談采面上隅角瓦斯超限事故的安全防治

于闖開

摘 要：在眾多煤礦事故中，瓦斯爆炸造成的危害最大，從每年的事故統計來看，絕大多數特大事故都是由于瓦斯爆炸引起的。預防、控制瓦斯事故，是實現煤礦安全生產的關鍵。而采面上隅角作為工作面采空區的漏風處，更易造成瓦斯積聚，對采煤工作面的安全生產構成嚴重威脅，綜合分析了采面上隅角瓦斯超限的主要原因，并提出了防治方法。

關鍵詞：上隅角；瓦斯超限；安全防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.097

1 采面上隅角瓦斯超限事故發生的原因、規律和因素

1.1 采煤工作面的通風方式

采煤工作面通常采用U型通風方式，在這種通風方式下，進入工作面的風流分為兩部分，一部分沿工作面流動；另一部分進入采空區，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。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在上隅角處最大。

隨著采煤工作面逐漸推進，新鮮煤壁不斷暴露，在礦山壓力的作用下使前方煤體處于卸壓帶，煤層的透氣性隨之增大，瓦斯涌出量也隨著增加，同時采落下來的煤炭中不斷釋放瓦斯，導致工作面回采空間內瓦斯涌出量增加，同時瓦斯的密度相對于空氣較輕，有利于煤層中涌出的瓦斯向采煤工作面上隅角積聚。

1.2 上隅角的風流狀態是瓦斯超限事故的主要原因

采面上隅角靠近煤壁和采空區側，風流以90度角度突然調向，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。若工作面上隅角回柱滯后，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 影響上隅角瓦斯涌出因素

采面上隅角瓦斯涌出量的大小是自然因素、開采條件和通風等綜合因素的結果，采煤工作面瓦斯的主要來源臨近煤層和采空區，其次時回采過程中暴露的煤壁，因此主要分析一下因素對上隅角瓦斯涌出量的影響。

（1）煤層和圍巖瓦斯含量是一下上隅角的決定性因素，煤層中瓦斯含量越高，瓦斯的涌出量就越大，瓦斯的涌出速度也隨之增加。

（2）煤層的開采深度的增加相對于瓦斯涌出量也隨之增高，臨近煤層與圍巖中所涌出的瓦斯量比開采煤層增加的要快，易造成上隅角瓦斯積聚。

（3）風流方向。回采工作面大多采用上行式通風方式，風流從進風側流向回風側時，風流方向先向里，后轉向，最后向外流出，瓦斯呈現向回風側流動的趨勢，瓦斯濃度增高，同時工作面進風瓦斯濃度較小，回風側瓦斯濃度較大，這是由于回風側瓦斯濃度的增加來自采空區瓦斯的流入，瓦斯運動到頂板和采空區的上部，將瓦斯導入工作面上隅角，造成瓦斯升高。

2 上隅角瓦斯超限事故的防治方法

2.1 煤層注水

回采過程中瓦斯易從煤壁及采落下地煤炭中釋放瓦斯，加強煤層注水，使煤體保持濕潤，是降低瓦斯涌出量的關鍵環節之一。

2.2 調整施工工序

采用“兩采一放”作業循環，及兩班采煤，一班放頂煤。工序徹底分離，獨立作業，這樣即避免瓦斯集中涌出，也保證了工作面正常作業。具體工序如下：割煤→推移前部刮板運輸機→移架（拉移后部刮板運輸機）→割煤→推移前部刮板運輸機→移架（拉移后部刮板運輸機）→放頂煤。作業中嚴禁任何兩個工序同時作業，避免工作面瓦斯集中涌出導致上隅角瓦斯高。

2.3 深孔泄壓鉆孔，降低煤層中瓦斯含量

降低煤層中瓦斯含量主要有采取本煤層瓦斯抽放、鄰近煤層瓦斯抽放和頂、底板抽放巷卸壓強化抽放等措施。經抽放后，煤層的瓦斯含量下降，回采期間瓦斯涌出量減少，上隅角的瓦斯相應減少。

2.4 稀釋上隅角瓦斯濃度

稀釋上隅角瓦斯濃度是將新鮮風流引入到采煤工作面上隅角，把瓦斯稀釋帶走。采用此種方法時根據瓦斯涌出量大小、巷道布置、通風方式等情況決定，當工作面上隅角瓦斯濃度和瓦斯積聚速度較大時，可在工作面老塘側設置風障，增大通過上隅角的風量，改變上隅角瓦斯渦流狀態，降低瓦斯濃度，排除上隅角瓦斯積聚，防止瓦斯超限。

2.5 上隅角瓦斯抽放

上隅角埋管抽放。由于上隅角容易產生瓦斯積聚造成瓦斯超限，因此在靠近上隅角的三角區采用煤袋垛實，并用黃泥將存在的縫隙封實，利于抽放瓦斯，然后采用軟膠管插入上隅角并與大管徑抽放管路連接，保證抽放效果。

2.6 改變采面通風方式，消除上隅角瓦斯

改變工作面的通風方式，如采用“Y”、“Z”或“W”型通風，工作面留尾巷，下行通風（但需符合《煤礦安全規程》的規定）。這些方法一般適用于采面瓦斯絕對涌出量在5 m3/min以下，效果比較好。

2.7 設置采面上隅角擋風簾

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。

2.8 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。

2.9 專人看管瓦斯傳感器

采煤隊應安排專人監管回風巷中的瓦斯傳感器，如果瓦斯濃度較高時，立即打信號停止工作，當瓦斯濃度正常后，再繼續生產。

3 結語

通過總結上隅角瓦斯超限事故的特點，發掘事故的規律，認真的分析事故的原因，及時做好預防工作，這是預防上隅角瓦斯超限事故最有效的方式。技術管理人員經常總結歸納事故的原因、經驗和教訓等，可通過觀察和記錄，對上隅角瓦斯超限事故起到預防的作用。煤礦管理人員應不斷地提高安全管理的水平，出現問題時及時采取有效措施遏制瓦斯超限事故的發生，為礦井的安全生產保駕護航。

參考文獻：

[1]趙鐵錘，袁亮.煤礦總工程師技術手冊[S].北京：煤炭工業出版社，2010.

[2]張傳喜，馬丕良.淺析采煤工作面上隅角瓦斯超限的幾種處理方法[J].煤礦安全，2008.