綜采面上隅角瓦斯治理技術研究

岳小棟

（山西省雁北煤炭工業學校，山西 大同037005）

在高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井中，U 形通風工作面采空區上隅角不僅容易積聚瓦斯，而且采空區的瓦斯容易通過上隅角漏入回風巷，引起回風巷風流中瓦斯濃度超限，嚴重制約著工作面產量提高，并對安全生產構成了嚴重威脅[1～3]。本文基于分析上隅角瓦斯超限抽排治理瓦斯原理，針對U 型通風工作面上隅角瓦斯超限的缺點，提出了不同的瓦斯抽采方法并取得了良好效果。

1 上隅角的瓦斯來源及超限原因

“U”型通風采煤工作面在正常通風條件下，在工作面進風巷和回風巷風流壓差作用下，上隅角作為工作面的漏風區是采空區瓦斯涌出的必經之道，必然造成上隅角瓦斯積聚[4～5]，如圖1所示。

圖1 U 形通風工作而風流流動

2 煤礦概況

礦井設計生產能力180 萬t/a。現主采二層煤，平均厚度為18.33m，煤層傾角平均4°。頂板巖性為粗砂巖，底板巖性為粉砂巖。

煤層原始瓦斯含量為4.77～23.59m3/t，全礦井絕對瓦斯涌出量為188.08m3/min，相對涌出量為62.43m3/t，為高瓦斯礦井。礦井開采前在上隅角預埋一趟Ф400mm 的瓦斯管引出，利用抽排風機抽采，重點解決上隅角瓦斯超限。

3 上隅角瓦斯抽采法及效果分析

3.1 上隅角埋管抽采法。上隅角埋管抽采法是工作面開采前沿風巷上幫敷設一趟Ф400mm 瓦斯管（見圖2 所示），每12m抽采管留設一個Ф400mm 變Ф219mm 的三通（三通口向上），并安裝立管，加設堵板，立管安裝高度不低于1.5m，當工作面推采至三通時，及時將堵板拆除并將孔口用鋼絲網包裹，防雜物堵塞抽采管。在抽采立管處碼放“#”型木垛，在埋入采空區的抽采管每隔0.1m 在其上方斜戧一道木，對抽采管進行保護。在抽采管出口處安裝抽排風機，利用抽排風機抽采采空區上隅角瓦斯，抽采時管內平均抽采濃度為2.2%，抽采純量平均為7.14m3/min。

圖2 上隅角埋管抽排上隅角瓦斯

3.2 上隅角抽排風機抽采法。白芨溝煤礦在利用上隅角埋管抽采時，收到了較好的效果。但采空區采過后埋入的瓦斯管無法回收，造成材料浪費嚴重。為便于管理，本著節約材料的原則，現場試驗可利用抽排風機連接抽排風筒直接抽排上隅角瓦斯（如圖3 所示）。在上隅角碼放砂袋墻，將抽排風筒引至上隅角砂袋墻內，并在砂袋墻外設置風障，將風筒吸風口封閉在回風巷上幫與沿走向設置的風障內，使上隅角形成局部負壓區，利用抽排風機引放上隅角瓦斯。在采用上隅角抽排風機引放上隅角瓦斯后，經測定風筒內瓦斯濃度達2.4%，抽排瓦斯量達7.0m3/min，抽采效果比上隅角埋管抽采效果好，截止2009 年3月已累計抽出瓦斯量112.12 萬m3，如表1 所示。

表1 上隅角抽排風機抽采量分布表

圖3 上隅角抽排風機排除上隅角瓦斯

3.3 尾巷抽采法。利用工作面采過的回風橫川抽排采空區瓦斯，在巷道內敷設Ф219 mm、Ф450mm 瓦斯管，并將巷道口封閉，當工作面推進5～10m 后，其頂板與尾巷巷道冒通，形成較大的瓦斯賦存空間，隨著工作面的推進，空間越來越大，然后進行低負壓大流量高濃度抽采。解決上隅角、架后及回風流的超限瓦斯（見圖4）。

圖4 尾巷抽采布置示意圖

工作面采過回風二川后，提前在閉內預埋兩趟瓦斯抽采管路，一趟為Ф219mm 的瓦斯管，利用南二瓦斯抽采泵抽采，抽采濃度為2%，抽采純量為2.1m3/min；一趟為Ф450mm 的瓦斯管，利用FBDC№6.6-2×26kW 軸流對旋式抽排風機抽采，抽采時管內抽采濃度平均為1.7%，抽采純量為3.91m3/min，截止2009年2 月已累計抽出瓦斯量137.85 萬m3，具體見表2。

表2 尾排抽采量分布表

4 結論

4.1 分析了U 型通風工作面采空區瓦斯的來源及上隅角超限原因，并提出了增加漏風匯和通過減少采空區漏風量來治理采空區上隅角的瓦斯超限。

4.2 煤礦在利用上隅角埋管抽采時，管內平均抽采濃度為2.2%，抽采純量為7.14m3/min，收到了較好的效果。

4.3 在采用上隅角抽排風機引放上隅角瓦斯后，抽排瓦斯量達7.0m3/min，抽采效果比埋管抽采效果好，截止2009 年3 月累計抽出瓦斯112.12 萬m3。

4.4 在工作面采過的回風橫川中敷設瓦斯管，利用軸流對旋式抽排風機抽采，抽采濃度平均1.7%，抽采純量3.91m3/min，截止2009 年2 月已累計抽出瓦斯量137.85 萬m3。