综采工作面上隅角瓦斯治理

刘国强++曹明洋

【摘 要】 综采工作面瓦斯积聚的地点是上隅角。因此，解决综采工作面上隅角瓦斯超限，确保综采工作面安全回采及其重要。在开采过程中，工作面上隅角瓦斯浓度超限给煤矿安全生产带来严重的事故隐患，本文主要针对八连城煤矿回采工作面现状阐述了上隅角高瓦斯产生的原理及上隅角瓦斯治理的方法，提出了综采工作面上隅角防治方法。

【关键词】 瓦斯治理 引风幛 上隅角 下行风

八连城煤矿属高瓦斯矿井，2009年等级鉴定矿井绝对涌出量38.41m3/min，相对涌出量为8.73m3/t。如何控制工作面上隅角瓦斯浓度超限，一直是八连城煤矿瓦斯灾害治理的重点和难点。

1 上隅角瓦斯来源分析

八连城综采工作面上隅角瓦斯涌出来源主要为本煤层、临近层和上覆采空区三种来源进行分析。

1.1 本煤层（工作面丢煤）瓦斯涌出量

八连城现开采的煤层为123下01工作面由于该煤层均厚只有2.2m，回采工作面绝对瓦斯涌出量为13.7m3/min，相对瓦斯涌出量为9.68m3/t。该工作面采用一次采全高走向长壁后退式全部跨落的方式进行回采，回采率97%，按日产4000t计算丢在采空区的煤有123t，按全部解析，其含量为 1191 m3，其相对工作面回风流（配风1100m3/min）瓦斯为0.827m3/min；平均浓度为0.075%。

1.2 综采工作面割煤时煤壁瓦斯涌出量

经实测工作面机头处瓦斯浓度一般为0.1%，靠近煤壁及溜子道到机尾处增大到0.3%，其涌出量为3.3m3/min。

1.3 临近层及上覆采空区瓦斯涌出量

123下01工作面上部45m为119-101工作面采空区，由于19#煤与19-1煤层间距小，随着工作面推进顶板垮落释放出的瓦斯不断涌入123下01工作面，加之123下01工作面与26#煤层层间距只有10m左右，26#煤层所含瓦斯也会通过裂隙涌入上隅角，根据该综采工作面回风巷平均瓦斯浓度0.65%反算，其上覆采空区及临近层的瓦斯造成回风巷瓦斯浓度升高为0.275%，其涌出量为3.025m3/min。由此八连城煤矿123下01综采工作面瓦斯涌出的主要来源是落煤及上覆采空区的瓦斯大量涌入上隅角，加之上隅角负压较小，使上隅角瓦斯发生超限现象。

2 上隅角瓦斯超限原因分析

2.1 上隅角风流汇合

八连城煤矿采煤工作面的通风方法为“U”型通风方式。进入工作面的风流分为两部分：一部分沿工作面流动；另一部分进入采空区由上尾巷流出，在采空区内部方向流动，在工作面的后半部分，进入采空区的风流在负压影响下最终回到工作面。其采空区流线分布如图1所示。

2.2 上隅角风流状态

工作面上隅角处于煤壁和采空区交接点，风流速度较低，局部处于小循环风状态，这种循环使采空区涌出的瓦斯难以进入到主风流中，从而使高浓度瓦斯在上隅角附近反复运动从而积聚在上隅角，致使上隅角瓦斯浓度始终处于较高点。

2.3 上隅角风压差

巷道风流中任一断面都具有静压、位压、动压，3种压力之和是全压。由于上隅角处两面的静压和位压是一样的，风流速度不一样，工作面的风流到此转弯，造成上隅角处风流速度变慢，上隅角两面的风速差降低，此处风流速度大大减小，在上隅角处出现无速度差，甚至出现紊流。

3 上隅角瓦斯治理技术措施

为了防治八连城煤矿工作面上隅角瓦斯超限，经过试验，总结了一套适合八连城煤矿上隅角瓦斯治理的技术措施，并取得了明显效果。

3.1 顶板走向钻孔抽采

随着采空区顶板的冒落，中部逐渐被压实，而围绕中部的环形带透气性能较好，且为采空区瓦斯聚积区。如果将钻孔布置在该环形带内，瓦斯抽采量提高，即所谓的“O型圈”理论。顶板走向钻孔抽采是工作面采空区抽采，同时配合采空区埋管，对采空区瓦斯进行联合抽放，这样在工作面上隅角处就形成了一个负压区，使工作面上隅角处的瓦斯向抽采管流动。

3.2 上顺槽施工天井

我矿在123下01上顺槽内靠上帮侧每隔8m施工一个天井，规格：直径1.0m的圆形，深度为2.0m，支护形式为裸体，与工作面顶板呈88°夹角向上施工。此方法充分利用了矿井瓦斯密度小的特点，便于瓦斯积聚于天井中，配合了上尾巷埋立管抽放瓦斯工作，取得了明显的成效。

3.3 引风幛和叠垒土袋墙

土袋沿最后一部液压支架尾并与上巷上帮成60°角进行码放，同时保证袋子无空隙，角度的选择主要考虑到风流的折射角，避免上隅角涡流区的存在。袋子码放要成墙接顶并在上部留有400×400 mm的小口，以便将浮抽管伸入上隅角采空区里，管口对准高瓦斯点进行抽放。此方法操作简单易行。但存在下列问题：首先叠垒土袋墙无法完全封严，有漏风。因此必须再设一道引风幛，将风流引向转角处，冲淡转角处瓦斯。

3.4 采用下行风

下行风的方向与瓦斯自然流动方向相反，二者易于混合且不易出现瓦斯层状流动和局部积存的现象，防止上隅角瓦斯积聚。目前我矿采用下行风治理瓦斯取得明显效果的12001工作面，上尾巷瓦斯始终控制在1.0%以下，由多年经验所得，采用下行通风，提高上隅角风压，适用于倾角小于10°的煤层。

4 结语

通过对我矿123下01工作面上隅角瓦斯积聚治理实例表明，治理综采工作面上隅角局部积聚瓦斯的每一项措施，均有其适用的具体条件，只有因地制宜地采取综合瓦斯治理措施，才能有效预防瓦斯超限事故的发生。