東曲煤礦綜采工作面上隅角瓦斯治理研究

萬明亮

(西山煤電(集團)有限責任公司東曲礦，山西 古交 030200)

西山煤電(集團)公司東曲礦是高瓦斯礦井，隨著開采深度的加大和礦井開采水平的不斷延伸和開采強度的不斷增加，瓦斯將成為制約礦井高產高效的主要因素。特別是2009年屯蘭礦“2．22”事故發生后，深刻體會到“瓦斯不治、礦無寧日”，提出3年瓦斯徹底整治規劃。根據3年瓦斯徹底整治規劃，必須把礦井采煤工作面“三進一回”和“二進一回”通風系統全部改造成“U”型通風系統。眾所周知，“U”型通風系統容易造成上隅角附近瓦斯超限。在生產過程中，三采區14307工作面絕對瓦斯涌出量僅2．75 m3/min，但上隅角瓦斯濃度最大時達0．76%，而回風流僅0．1%。因此，針對上隅角瓦斯積聚的原因，采取行之有效的上隅角瓦斯治理方法，杜絕上隅角瓦斯超限是必須面對的課題之一。

1 上隅角瓦斯產生的原因

“U”型通風的回采工作面，上隅角是工作面切頂線與風巷煤壁上幫交匯處。正常通風條件下，在工作面進風巷和回風巷的風流壓差作用下，上隅角作為工作面的漏風匯合處，是采空區瓦斯涌出的必經之道，易造成上隅角瓦斯積聚。另外，相對于空氣來說，采空區內含瓦斯空氣的密度較小，從而產生“瓦斯風壓”的自然上升力，必然使采空區內含高濃度瓦斯的空氣向上隅角運移，使上隅角成為采空區高濃度瓦斯集中涌出的地點。這也是上隅角成為工作面采空區瓦斯集中涌出和局部積聚頻繁超限的重要原因。

2 上隅角瓦斯治理方法

上隅角瓦斯治理基本上有兩類方法，一類是把風流引向采面上隅角，主要有風障導風，利用瓦斯稀釋器;另一類就是以降低采空區瓦斯為目的，或風排，或抽采，主要是增大回采工作面風量、上隅角瓦斯抽采、設置采空區風幛、利用頂板走向鉆孔、高抽巷等。

1)風障導風稀釋上隅角瓦斯。風障導風稀釋上隅角瓦斯是最早使用的一種簡便方法，是用一塊大小適當的風筒布在上隅角上風側(排尾架間)遮擋采面風流，使其改變流動方向，將風引至上隅角，吹散稀釋上隅角積聚的瓦斯。

2)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。根據工作面涌出量，在風速不超、防塵效果好的情況下，增大工作面配風量。

3)采煤工作面上隅角抽采。沿回風順槽距巷道底板1．8 m，采用M16 mm的花籃螺絲加專用管卡的方式將D315 mm的抽采管路吊掛在巷道的左幫(靠近煤柱一側)。當管路安裝到距工作面50 m的位置，采用3根d80 mm的抽放軟管連接到已固定在液壓支架的管路上(鏤空立管和部分管路提前固定在液壓支架側護板，此聯接為活聯接，可以使立管在上隅角和采空區間活動)。隨著工作面回采移挪支架抽采，保證了上隅角抽采的穩定，同時便于拆除D315 mm抽采管路。

4)利用瓦斯稀釋器處理上隅角瓦斯。在采煤工作面上風口，按瓦斯稀釋器出風口距回風巷上煤幫煤壁2．0～2．5 m，切頂線 1．5 ～2．0 m、頂板 0．8 ～1．0 m，與工作面夾角45°，仰角5°，吊掛瓦斯稀釋器，對準上隅角瓦斯積聚地點。見圖1。

圖1 瓦斯稀釋器吹散采面上隅角瓦斯

5)根據采面上隅角瓦斯超限的原因可知，若能減少進入采空區的風量，則可減少采空區的瓦斯涌出量，使上隅角避免出現瓦斯超限。在工作面采空區一側，沿切頂排從工作面一出口到上隅角設置風幛，這樣就可最大限度地減少進入采空區的漏風量。尤其是在工作面出口處，由于風流進入工作面時在此處直射采空區。所以應保證此區段的風幛封堵嚴密。可見，這種處理方法可從根本上減少采空區的瓦斯涌出量，但是由于風幛位于采空區邊緣，采空區落下的矸石極易將風幛破壞。造成風幛漏風增大;同時由于風幛隨著工作面向前推進而逐漸前行，所以增大了工人的操作難度和工作量。因此，這種方法受多種條件的制約，使用效果不理想。只有當回采工作面上隅角積聚瓦斯速度不大(2～3 m3/min)和瓦斯濃度不太高(3%左右)的情況下應用效果才明顯。

6)利用頂板走向鉆孔。在頂板布置鉆場，通過抽采泵產生的負壓來改變采空區的瓦斯流向，使采空區的瓦斯由上隅角通過冒落帶和裂隙帶由鉆孔抽出，從而減小上隅角瓦斯涌出，達到降低上隅角和回風流的目的。由于裂隙帶鉆孔往往因鉆孔、封孔工藝等影響因素，瓦斯治理效果并不理想，當工作面絕對瓦斯涌出量大時，為達到最優的效果，可采用高抽巷。

7)高抽巷抽采，是利用工作面開采后形成的豎向裂隙帶和橫向環形裂隙圈的卸壓作用進行瓦斯抽采，所以高抽巷應布置在裂隙帶和環形裂隙圈內。當工作面推過高抽巷后，頂板垮落，頂板巖層及煤層卸壓，原來煤層中的瓦斯壓力平衡遭到破壞，圍巖、煤層、采空區遺煤解吸的瓦斯在抽放負壓作用下向高抽巷流動，通過“高抽巷”將采空區內瓦斯及時抽出，達到治理采空區瓦斯的目的。當工作面絕對瓦斯涌出量大時，為從根本上解決上隅角瓦斯隱患，可采用此方法。

3 加強工作面上隅角瓦斯監控

“U”型通風系統的采煤工作面在上隅角設置甲烷傳感器T0，工作面設置甲烷傳感器T1，工作面回風巷設置甲烷傳感器T2，甲烷傳感器應垂直懸掛，距頂板(頂梁)不得大于300 mm，距巷道側壁不得小于200 mm，并應安裝維護方便，不影響行人和行車。吊掛位置示意圖見圖2。

圖2 U型通風系統甲烷傳感器吊掛位置示意圖

堅持“瓦斯超限是可免可控的”、“瓦斯超限零容忍”的理念。強化管理采煤工作面甲烷傳感器T0實行0．7%預報警，T1和T2實行0．5%預報警。采煤工作面的瓦斯濃度達到預報警值后，必須停止作業，匯報通風調度和礦調度，并采取針對性措施，在瓦斯得到有效控制后，方可組織生產。

4 結語

根據綜采工作面瓦斯賦存情況選取相應的方法，工作面絕對瓦斯涌出量較高時，可選取“高投入”的高抽巷為主的上隅角治理方法;例如 +860水平28202工作面使用高抽巷后，上隅角瓦斯濃度均在0．5%以下。工作面絕對瓦斯涌出量較低時，可選取除高抽巷以外的其他方法，例如14307工作面使用風簾，瓦斯稀釋器等方法后，上隅角瓦斯濃度由0．76%下降到0．4%。

［1］ 張永生．采煤工作面上隅角瓦斯超限原因分析及對策［J］．礦山壓力與頂板管理，2005(2)：45－49．

［2］ 張傳喜，馬丕良．事故案例分析［J］．煤礦安全，2008(3)：17－19．