采煤工作面上隅角瓦斯治理浅谈

王新艳

摘要：本文分析了采煤工作面上隅角瓦斯超限的种种原因，并提出了治理上隅角瓦斯超限的几种方法，详细介绍了各种方法的优缺点及发展方向。

关键词：工作面；上隅角；瓦斯超限；处理方法

一、采煤工作面上隅角瓦斯超限的原因分析

1、采煤工作面的通风方式

采煤工作面的通风方法主要有：“U”型、“Z” 型、“Y” 型、“W”型、“H” 型等多种，但我国绝大多数采煤工作面均采用“U”型通风方式。“U”型通风条件下的采空区瓦斯流动的规律：沿工作面推进方向，从工作面向采空区深部剖面看，采空区瓦斯呈现为一个抛物线状，从进风巷向回风巷剖面看，采空区瓦斯呈现为一元一次方程直线状（在上隅角处最大）。在这种通风方式下，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，在采空区内部沿一定流线的方向流动，在工作面的后半部分，进入采空区的风流逐渐返回工作面。若工作面后方与邻近煤层采空区或同一煤层未隔离的巷道相通，即采空区有漏风通道，则此风流会汇入工作面漏入采空区的风流中而流向工作面。可见，进入采空区的风流通过采空区，风流带出瓦斯，逐渐返回工作面，最后汇集于采面上隅角，所以，工作面上隅角为采空区瓦斯流入工作面的汇合处。

2、采面上隅角的风流状态是瓦斯超限的重要原因

采面上隅角靠近煤壁和采空区侧，风流速度很低，局部处于涡流状态。这种涡流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循环运动而聚集在涡流区中，形成了上隅角的瓦斯超限。若工作面上隅角出现滞后回柱，除上隅角存在的涡流区外，在靠近切顶线处会出现微风区，采空区涌出的瓦斯在此处积聚，更容易形成上隅角的瓦斯超限。

二、防治上隅角瓦斯超限的方法

针对上隅角瓦斯超限的情况，通常的防治方法有如下几种，即：1、设置上隅角临时挡风帘；2、增大回采工作面风量；3、改变通风方式；4、安设局部通风机；5、安设移动式抽放泵抽放上隅角瓦斯；6、高位抽放瓦斯；7、建立采面尾排系统等；现分别进行分析。

1、设置采面上隅角挡风帘

当采煤工作面上隅角出现瓦斯超限时，在靠近采煤工作面上隅角处挂一挡风帘，使之将工作面的风流一分为二，利用风帘引导较多的风流流经上隅角，以稀释高浓度瓦斯。风幛可采用软质风筒布制作，长度一般不小于10m。但是由于挡风帘的存在，使采煤机割煤，上隅角附近支、回柱，上出口行人、运料受到很大的影响，往往出现挡风帘被破坏而失去作用的现象，导致上隅角瓦斯浓度又很快升高到超限浓度以上。这样反复操作的结果，必然使上隅角瓦斯浓度忽高忽低，极不稳定，形成了安全生产的一大隐患。同时，挡风帘的存在，增大了工作面的通风阻力，使工作面的风量降低。因此，这种方法主要是应用在上隅角瓦斯不大的地点，并且只能作为临时措施。

2、增大回采工作面风量

工作面风流对上隅角涡流区积聚瓦斯的驱散，主要靠工作面风流与上隅角瓦斯积聚区间的空气的对流和主风流的扩散作用。经过长时间的现场观察，发现在工作面正常供风的情况下，靠有限速度的风流来驱散上隅角涡流积聚区的高浓度瓦斯是不可能的。工作面采用增大风量的办法，虽然可使上隅角积聚区风流与工作面主风流的对流作用加大，但是随着风量的提高，负压增大，采空区的风流速度加大，使采空区的瓦斯流线延深，加强了风流与采空区内的瓦斯的交换。若采空区内存在其它漏风通道，则会增大此漏风量。总之，若增大采面风量，会使风流携带出的瓦斯量增大，同时，风量过大又有以下缺点：

（1）造成邻近采掘工作面的供风量下降，影响矿井通风系统的稳定；

（2）使采面風流中的粉尘浓度增加，恶化工作面的工作环境，增大防尘工作的难度；

（3）工作面风量过大容易使巷道内的风速超过《煤矿安全规程》的规定，影响矿井的质量标准化达标。

3、改变通风方式

我国煤矿的通风方式大部分采用上行风，由于采煤工作面涌出的瓦斯比空气轻，其自然流动的方向和上行风的方向一致，在正常风速（大于0.5 ～0.8m/s）下，瓦斯可能出现分层状流动和局部的瓦斯积存，容易造成瓦斯上隅角积聚，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，能防止上隅角瓦斯积聚，但《煤矿安全规程》第一百一十五条规定，有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。所以在运用下行通风时，必须慎重。

4、安设局部通风机

在工作面支架间，距采煤工作面上隅角10～15m的位置，安装一台5.5KW或4.0KW的小局扇，用胶质风筒将风引到回风上隅角，在采煤工作面上隅角位置形成正压区，通过局扇引入新鲜风流稀释采煤工作面上隅角瓦斯，使该处瓦斯浓度降到规定以下，该局扇随着工作面的前移而移动。此种方法需要加强管理，防止局扇突然停止运转，造成采煤工作面上隅角瓦斯突然积聚。

5、安设移动式抽放泵抽放上隅角瓦斯

沿工作面回风巷铺一趟Ф219管路，管路末端连接一根同等直径的抽放花管埋入上隅角采空区内，抽放花管埋入长度在15～20m左右，要求采用负压抽放，该管路与抽放泵站相连，这样在上隅角处形成一个负压区，使上隅角处瓦斯向抽放管路流动，最后排到采区回风巷。

6、高位抽放瓦斯

布孔方式：在工作面回风巷内直接布置钻场，从顶板开孔，往工作面上方裂隙带打钻孔，抽放煤层及其附近的瓦斯。工作面推进方向反向布置钻孔，钻场间距15m，每个钻场打3个钻孔，利用工作面前方煤体保护钻孔，工作面回采到位时撤出，重新布置钻场打钻孔。回风巷安设抽放瓦斯管路，预抽煤体中所赋含的瓦斯，使采煤工作面和采空区减少瓦斯涌出，以降低上隅角处的瓦斯浓度达到治理目的。

7、建立采面尾排系统

在工作面回风巷上部10米左右平行回风巷另开掘一条巷道与采区回风巷相连通，随工作面向前推进，回风巷上隅角切顶线外顶板冒落，与顶部巷道连通，上隅角处积聚的瓦斯通过此处进入顶板巷，通过顶板巷排入采区回风巷，达到治理上隅角瓦斯的目的。

三、结论

经过以上分析，结合现场的实际情况，一旦采面上隅角出现瓦斯超限，通过采取在采面上隅角挂风帘、增大工作面的进风量、安设局部通风机等临时性性措施不能解决问题时，要尽快采取根本性措施进行治理，治理上隅角瓦斯超限的主要方法应该是：尾排、上隅角采空区抽放、高位抽放，。其根本方法是开采解放层，提前进行巷道或煤层预抽，使煤层瓦斯含量降到安全值以下，其它的方法都具有不可确定性和不稳定性；所以治理上隅角瓦斯应提前考虑、提前施工，早投入，早见效。