綜采工作面上隅角瓦斯治理

劉國強++曹明洋

【摘 要】 綜采工作面瓦斯積聚的地點是上隅角。因此，解決綜采工作面上隅角瓦斯超限，確保綜采工作面安全回采及其重要。在開采過程中，工作面上隅角瓦斯濃度超限給煤礦安全生產帶來嚴重的事故隱患，本文主要針對八連城煤礦回采工作面現狀闡述了上隅角高瓦斯產生的原理及上隅角瓦斯治理的方法，提出了綜采工作面上隅角防治方法。

【關鍵詞】 瓦斯治理 引風幛 上隅角 下行風

八連城煤礦屬高瓦斯礦井，2009年等級鑒定礦井絕對涌出量38.41m3/min，相對涌出量為8.73m3/t。如何控制工作面上隅角瓦斯濃度超限，一直是八連城煤礦瓦斯災害治理的重點和難點。

1 上隅角瓦斯來源分析

八連城綜采工作面上隅角瓦斯涌出來源主要為本煤層、臨近層和上覆采空區三種來源進行分析。

1.1 本煤層（工作面丟煤）瓦斯涌出量

八連城現開采的煤層為123下01工作面由于該煤層均厚只有2.2m，回采工作面絕對瓦斯涌出量為13.7m3/min，相對瓦斯涌出量為9.68m3/t。該工作面采用一次采全高走向長壁后退式全部跨落的方式進行回采，回采率97%，按日產4000t計算丟在采空區的煤有123t，按全部解析，其含量為 1191 m3，其相對工作面回風流（配風1100m3/min）瓦斯為0.827m3/min；平均濃度為0.075%。

1.2 綜采工作面割煤時煤壁瓦斯涌出量

經實測工作面機頭處瓦斯濃度一般為0.1%，靠近煤壁及溜子道到機尾處增大到0.3%，其涌出量為3.3m3/min。

1.3 臨近層及上覆采空區瓦斯涌出量

123下01工作面上部45m為119-101工作面采空區，由于19#煤與19-1煤層間距小，隨著工作面推進頂板垮落釋放出的瓦斯不斷涌入123下01工作面，加之123下01工作面與26#煤層層間距只有10m左右，26#煤層所含瓦斯也會通過裂隙涌入上隅角，根據該綜采工作面回風巷平均瓦斯濃度0.65%反算，其上覆采空區及臨近層的瓦斯造成回風巷瓦斯濃度升高為0.275%，其涌出量為3.025m3/min。由此八連城煤礦123下01綜采工作面瓦斯涌出的主要來源是落煤及上覆采空區的瓦斯大量涌入上隅角，加之上隅角負壓較小，使上隅角瓦斯發生超限現象。

2 上隅角瓦斯超限原因分析

2.1 上隅角風流匯合

八連城煤礦采煤工作面的通風方法為“U”型通風方式。進入工作面的風流分為兩部分：一部分沿工作面流動；另一部分進入采空區由上尾巷流出，在采空區內部方向流動，在工作面的后半部分，進入采空區的風流在負壓影響下最終回到工作面。其采空區流線分布如圖1所示。

2.2 上隅角風流狀態

工作面上隅角處于煤壁和采空區交接點，風流速度較低，局部處于小循環風狀態，這種循環使采空區涌出的瓦斯難以進入到主風流中，從而使高濃度瓦斯在上隅角附近反復運動從而積聚在上隅角，致使上隅角瓦斯濃度始終處于較高點。

2.3 上隅角風壓差

巷道風流中任一斷面都具有靜壓、位壓、動壓，3種壓力之和是全壓。由于上隅角處兩面的靜壓和位壓是一樣的，風流速度不一樣，工作面的風流到此轉彎，造成上隅角處風流速度變慢，上隅角兩面的風速差降低，此處風流速度大大減小，在上隅角處出現無速度差，甚至出現紊流。

3 上隅角瓦斯治理技術措施

為了防治八連城煤礦工作面上隅角瓦斯超限，經過試驗，總結了一套適合八連城煤礦上隅角瓦斯治理的技術措施，并取得了明顯效果。

3.1 頂板走向鉆孔抽采

隨著采空區頂板的冒落，中部逐漸被壓實，而圍繞中部的環形帶透氣性能較好，且為采空區瓦斯聚積區。如果將鉆孔布置在該環形帶內，瓦斯抽采量提高，即所謂的“O型圈”理論。頂板走向鉆孔抽采是工作面采空區抽采，同時配合采空區埋管，對采空區瓦斯進行聯合抽放，這樣在工作面上隅角處就形成了一個負壓區，使工作面上隅角處的瓦斯向抽采管流動。

3.2 上順槽施工天井

我礦在123下01上順槽內靠上幫側每隔8m施工一個天井，規格：直徑1.0m的圓形，深度為2.0m，支護形式為裸體，與工作面頂板呈88°夾角向上施工。此方法充分利用了礦井瓦斯密度小的特點，便于瓦斯積聚于天井中，配合了上尾巷埋立管抽放瓦斯工作，取得了明顯的成效。

3.3 引風幛和疊壘土袋墻

土袋沿最后一部液壓支架尾并與上巷上幫成60°角進行碼放，同時保證袋子無空隙，角度的選擇主要考慮到風流的折射角，避免上隅角渦流區的存在。袋子碼放要成墻接頂并在上部留有400×400 mm的小口，以便將浮抽管伸入上隅角采空區里，管口對準高瓦斯點進行抽放。此方法操作簡單易行。但存在下列問題：首先疊壘土袋墻無法完全封嚴，有漏風。因此必須再設一道引風幛，將風流引向轉角處，沖淡轉角處瓦斯。

3.4 采用下行風

下行風的方向與瓦斯自然流動方向相反，二者易于混合且不易出現瓦斯層狀流動和局部積存的現象，防止上隅角瓦斯積聚。目前我礦采用下行風治理瓦斯取得明顯效果的12001工作面，上尾巷瓦斯始終控制在1.0%以下，由多年經驗所得，采用下行通風，提高上隅角風壓，適用于傾角小于10°的煤層。

4 結語

通過對我礦123下01工作面上隅角瓦斯積聚治理實例表明，治理綜采工作面上隅角局部積聚瓦斯的每一項措施，均有其適用的具體條件，只有因地制宜地采取綜合瓦斯治理措施，才能有效預防瓦斯超限事故的發生。