采煤工作面上隅角瓦斯治理淺談

王新艷

摘要：本文分析了采煤工作面上隅角瓦斯超限的種種原因，并提出了治理上隅角瓦斯超限的幾種方法，詳細介紹了各種方法的優缺點及發展方向。

關鍵詞：工作面；上隅角；瓦斯超限；處理方法

一、采煤工作面上隅角瓦斯超限的原因分析

1、采煤工作面的通風方式

采煤工作面的通風方法主要有：“U”型、“Z” 型、“Y” 型、“W”型、“H” 型等多種，但我國絕大多數采煤工作面均采用“U”型通風方式。“U”型通風條件下的采空區瓦斯流動的規律：沿工作面推進方向，從工作面向采空區深部剖面看，采空區瓦斯呈現為一個拋物線狀，從進風巷向回風巷剖面看，采空區瓦斯呈現為一元一次方程直線狀（在上隅角處最大）。在這種通風方式下，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，在采空區內部沿一定流線的方向流動，在工作面的后半部分，進入采空區的風流逐漸返回工作面。若工作面后方與鄰近煤層采空區或同一煤層未隔離的巷道相通，即采空區有漏風通道，則此風流會匯入工作面漏入采空區的風流中而流向工作面。可見，進入采空區的風流通過采空區，風流帶出瓦斯，逐漸返回工作面，最后匯集于采面上隅角，所以，工作面上隅角為采空區瓦斯流入工作面的匯合處。

2、采面上隅角的風流狀態是瓦斯超限的重要原因

采面上隅角靠近煤壁和采空區側，風流速度很低，局部處于渦流狀態。這種渦流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循環運動而聚集在渦流區中，形成了上隅角的瓦斯超限。若工作面上隅角出現滯后回柱，除上隅角存在的渦流區外，在靠近切頂線處會出現微風區，采空區涌出的瓦斯在此處積聚，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

針對上隅角瓦斯超限的情況，通常的防治方法有如下幾種，即：1、設置上隅角臨時擋風簾；2、增大回采工作面風量；3、改變通風方式；4、安設局部通風機；5、安設移動式抽放泵抽放上隅角瓦斯；6、高位抽放瓦斯；7、建立采面尾排系統等；現分別進行分析。

1、設置采面上隅角擋風簾

當采煤工作面上隅角出現瓦斯超限時，在靠近采煤工作面上隅角處掛一擋風簾，使之將工作面的風流一分為二，利用風簾引導較多的風流流經上隅角，以稀釋高濃度瓦斯。風幛可采用軟質風筒布制作，長度一般不小于10m。但是由于擋風簾的存在，使采煤機割煤，上隅角附近支、回柱，上出口行人、運料受到很大的影響，往往出現擋風簾被破壞而失去作用的現象，導致上隅角瓦斯濃度又很快升高到超限濃度以上。這樣反復操作的結果，必然使上隅角瓦斯濃度忽高忽低，極不穩定，形成了安全生產的一大隱患。同時，擋風簾的存在，增大了工作面的通風阻力，使工作面的風量降低。因此，這種方法主要是應用在上隅角瓦斯不大的地點，并且只能作為臨時措施。

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。經過長時間的現場觀察，發現在工作面正常供風的情況下，靠有限速度的風流來驅散上隅角渦流積聚區的高濃度瓦斯是不可能的。工作面采用增大風量的辦法，雖然可使上隅角積聚區風流與工作面主風流的對流作用加大，但是隨著風量的提高，負壓增大，采空區的風流速度加大，使采空區的瓦斯流線延深，加強了風流與采空區內的瓦斯的交換。若采空區內存在其它漏風通道，則會增大此漏風量。總之，若增大采面風量，會使風流攜帶出的瓦斯量增大，同時，風量過大又有以下缺點：

（1）造成鄰近采掘工作面的供風量下降，影響礦井通風系統的穩定；

（2）使采面風流中的粉塵濃度增加，惡化工作面的工作環境，增大防塵工作的難度；

（3）工作面風量過大容易使巷道內的風速超過《煤礦安全規程》的規定，影響礦井的質量標準化達標。

3、改變通風方式

我國煤礦的通風方式大部分采用上行風，由于采煤工作面涌出的瓦斯比空氣輕，其自然流動的方向和上行風的方向一致，在正常風速（大于0.5 ～0.8m/s）下，瓦斯可能出現分層狀流動和局部的瓦斯積存，容易造成瓦斯上隅角積聚，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，能防止上隅角瓦斯積聚，但《煤礦安全規程》第一百一十五條規定，有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的采煤工作面不得采用下行通風。所以在運用下行通風時，必須慎重。

4、安設局部通風機

在工作面支架間，距采煤工作面上隅角10～15m的位置，安裝一臺5.5KW或4.0KW的小局扇，用膠質風筒將風引到回風上隅角，在采煤工作面上隅角位置形成正壓區，通過局扇引入新鮮風流稀釋采煤工作面上隅角瓦斯，使該處瓦斯濃度降到規定以下，該局扇隨著工作面的前移而移動。此種方法需要加強管理，防止局扇突然停止運轉，造成采煤工作面上隅角瓦斯突然積聚。

5、安設移動式抽放泵抽放上隅角瓦斯

沿工作面回風巷鋪一趟Ф219管路，管路末端連接一根同等直徑的抽放花管埋入上隅角采空區內，抽放花管埋入長度在15～20m左右，要求采用負壓抽放，該管路與抽放泵站相連，這樣在上隅角處形成一個負壓區，使上隅角處瓦斯向抽放管路流動，最后排到采區回風巷。

6、高位抽放瓦斯

布孔方式：在工作面回風巷內直接布置鉆場，從頂板開孔，往工作面上方裂隙帶打鉆孔，抽放煤層及其附近的瓦斯。工作面推進方向反向布置鉆孔，鉆場間距15m，每個鉆場打3個鉆孔，利用工作面前方煤體保護鉆孔，工作面回采到位時撤出，重新布置鉆場打鉆孔。回風巷安設抽放瓦斯管路，預抽煤體中所賦含的瓦斯，使采煤工作面和采空區減少瓦斯涌出，以降低上隅角處的瓦斯濃度達到治理目的。

7、建立采面尾排系統

在工作面回風巷上部10米左右平行回風巷另開掘一條巷道與采區回風巷相連通，隨工作面向前推進，回風巷上隅角切頂線外頂板冒落，與頂部巷道連通，上隅角處積聚的瓦斯通過此處進入頂板巷，通過頂板巷排入采區回風巷，達到治理上隅角瓦斯的目的。

三、結論

經過以上分析，結合現場的實際情況，一旦采面上隅角出現瓦斯超限，通過采取在采面上隅角掛風簾、增大工作面的進風量、安設局部通風機等臨時性性措施不能解決問題時，要盡快采取根本性措施進行治理，治理上隅角瓦斯超限的主要方法應該是：尾排、上隅角采空區抽放、高位抽放，。其根本方法是開采解放層，提前進行巷道或煤層預抽，使煤層瓦斯含量降到安全值以下，其它的方法都具有不可確定性和不穩定性；所以治理上隅角瓦斯應提前考慮、提前施工，早投入，早見效。