淺談高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯防治

張宜翔++王超群

摘 要：高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯治理，一直是煤礦企業一大難題。本文首先介紹了上隅角瓦斯涌出的特點，其次闡述了高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限聚集的原因，重點論述高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯的防治策略，為煤礦企業的安全生產提供重要的理論支持。

關鍵詞：高瓦斯礦井；工作面；上隅角；瓦斯防治

1 上隅角瓦斯涌出特點

1.1 瓦斯涌出量大

高瓦斯綜采工作面上隅角瓦斯涌出量大是一個普遍問題， 根據某礦幾個工作面的測定， 最大為8.65 m3/min ， 占工作面瓦斯來源的50%左右。

1.2 瓦斯涌出波動性大

上隅角瓦斯來源于采空區， 有較充分的瓦斯供給源， 當采面上、下隅角管理得好， 措施得當， 可以大大減少采空區瓦斯向采面和回風流流動， 可以將上隅角瓦斯控制到最小的程度；而當措施不得當， 管理失控時則上隅角瓦斯涌出量大。

1.3 上隅角瓦斯涌出量大是工作面瓦斯超限的主要原因

上隅角瓦斯涌出量占采面瓦斯涌出量的50 %左右， 采面生產處于瓦斯超限臨界狀態， 采面回風時有瓦斯濃度超限。

2 高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限聚集的原因

針對高瓦斯礦井而言，工作面借助的通風形式是U型，頂板的控制借助全部垮落的方法。其瓦斯的來源是：

2.1 工作面的落煤以及地質構造

針對賦存具備相應制約作用的斷層工作面來講，在通過地質構造范圍的工作面會導致局部區域增多瓦斯，并且大量的瓦斯會在工作面落煤的情況下由煤壁裂隙當中涌出，這也導致了上隅角瓦斯的超限。

2.2 臨近采空區以及上覆煤層瓦斯的涌入

對高瓦斯礦井工作面的煤層進行采掘的時候，大部分的臨近采空區剩余瓦斯和上覆煤層的瓦斯會向采空區與工作面涌入，這是上隅角瓦斯的主要來源，進而導致上隅角瓦斯的超限。

2.3 頂板的跨落

在分析場地經驗基礎上，在工作面出現周期性來壓的情況下，采空區頂板會迅速地下沉，大面積垮落的頂板會壓實采空區，進而大大地減小了采空區的間隙，這就會帶出或者是擠出聚集在采空區上部濃度較高的瓦斯，以及在漏風通道到達工作面上隅角的影響下，會使上隅角瓦斯超限聚集。

2.4 采空區漏風到達上隅角的位置

針對工作面通風形式是U型的，瓦斯的流場有著相應的規律性。高瓦斯礦井工作面瓦斯流場的規律是，順著工作面延伸的趨勢，由工作面往采空區位置里面的剖面而言，采空區是拋物線的瓦斯流場，而由工作面進風巷往回風巷的剖面而言，采空區是直線的瓦斯流場，并且最大化地呈現在上隅角。處于U型通風系統的工作面風流能夠劃分成為兩個組成部分，其中，一個部分是直接性地流過發展面，而另外一個部分是向采空區流入，然后再回至上隅角和工作面上部，進而導致瓦斯在上隅角超限。

3 高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯的防治策略

3.1 上下隅角的截堵策略

借助編織袋裝灰渣和矸石等材料，在采面上、下隅角進行截堵，并且進行嚴實地充填，進而使上隅角瓦斯的涌出與采空區的漏風減少。事實表明，上下隅角堵截能夠實現理想的成效。

3.2 同風巷道的增加策略

也就是借助一進兩同，或者是一進多同的策略。

3.3 在高瓦斯礦井工作面采空區設置風障策略

通過上隅角瓦斯超限的原因能夠明確，一部分的上隅角瓦斯是因為流向采空區的風量將采空區大部分的瓦斯帶出。倘若可以使高瓦斯工作面采空區風量減小，那么就能夠使采空區涌出的瓦斯含量減少，進而使上隅角瓦斯超限的次數減少。為了使采空區進風量減小，在高瓦斯工作面順著切頂柱由工作面出口位置至隅角的位置進行風障的設置，且在工作面機尾和機頭的頂柱處借助氣囊隨采空區的冒落實施及時地封堵，進而使采空區的漏風減少，便于工作面瓦斯的排放，避免聚集瓦斯。

借助這樣的策略能夠使因為到達采空區風流將大量瓦斯帶出而導致上隅角瓦斯超限的情況有效地解決。然而，工作面是持續延伸的，以及采空區下落的矸石會使風障受到損壞，這導致難以有效地維護工作面風障。因為到達采空區的風量減小，所以大量濃度較高的瓦斯滯留在采空區。

3.4 高位鉆孔抽放瓦斯策略

風巷往煤層頂板施工的鉆孔就是所謂的高位鉆孔。高位鉆孔抽放瓦斯也被叫做頂板裂隙帶抽放瓦斯，其關鍵意義是以工作面回采采動壓力形成的頂板裂隙當作通道，進而對鄰近層卸壓瓦斯、上隅角位置頂聚集的瓦斯，以及高瓦斯礦井工作面煤壁卸壓瓦斯等進行抽放。

結合所分析的各個回采工作面礦山壓力的規律，在回采工作面的影響之下，其上覆巖層的移動與破壞，會使一個采動壓力場形成于工作面四周，在垂直方向上，采動壓力場和制約的區域會形成三個帶，也就是沉降帶（彎曲下沉帶）、裂隙帶、冒落帶，并且，三個區也會在水平方向上形成，也就是從新壓實區、離層區，以及煤壁支撐影響區。于是，形成于采動壓力場的裂隙空間就成為了流動瓦斯的通道，借助抽放鉆孔負壓，使流動的瓦斯加快，也可以確保高位鉆孔可以將瓦斯抽出，從而實現了理想的瓦斯抽放量。

超前抽放在一部分高位鉆孔得以實現，也就是工作面距鉆孔孔底還具備相應距離的情況下，就可以將濃度較高的瓦斯抽出，這證實，煤壁支撐影響范圍之內的煤層頂板已經具備裂隙充當瓦斯的通道。而是由煤壁原始煤體釋放的這一部分瓦斯，在工作面煤壁卸壓受到采動的制約作用之下，瓦斯解吸形成，而解吸的瓦斯又借助煤壁裂隙向抽放鉆孔流入，這是高位鉆孔可以對濃度較高的瓦斯進行抽放的緣故。

4 結論

總之，高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯涌出量大是普遍存在的問題， 不僅是一個安全問題， 也是一個直接影響工作面產量和效益的問題。治理上隅角瓦斯只有依靠先進技術和嚴格管理兩方面的結合， 才能有效。

參考文獻：

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[2]陳海良.回采工作面上隅角瓦斯超限的預防與處理[J].山東煤炭科技，2014（11）.

[3]曹有.U型通風綜放工作面上隅角瓦斯治理技術[J].山東煤炭科技，2014（06）.

作者簡介：張宜翔（1991-），男，本科， 助理工程師，2012年畢業于遼寧石油化工大學順華能源學院安全工程專業，從事礦井通防工作。endprint