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(tuán))有限責(zé)任公司東曲礦，山西 古交 030200)

西山煤電(集團(tuán))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(chǎn)高效的主要因素。特別是2009年屯蘭礦“2．22”事故發(fā)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(guī)劃。根據(jù)3年瓦斯徹底整治規(guī)劃，必須把礦井采煤工作面“三進(jìn)一回”和“二進(jìn)一回”通風(fēng)系統(tǒng)全部改造成“U”型通風(fēng)系統(tǒng)。眾所周知，“U”型通風(fēng)系統(tǒng)容易造成上隅角附近瓦斯超限。在生產(chǎn)過程中，三采區(qū)14307工作面絕對瓦斯涌出量僅2．75 m3/min，但上隅角瓦斯?jié)舛茸畲髸r達(dá)0．76%，而回風(fēng)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(chǎn)生的原因

“U”型通風(fēng)的回采工作面，上隅角是工作面切頂線與風(fēng)巷煤壁上幫交匯處。正常通風(fēng)條件下，在工作面進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷的風(fēng)流壓差作用下，上隅角作為工作面的漏風(fēng)匯合處，是采空區(qū)瓦斯涌出的必經(jīng)之道，易造成上隅角瓦斯積聚。另外，相對于空氣來說，采空區(qū)內(nèi)含瓦斯空氣的密度較小，從而產(chǎn)生“瓦斯風(fēng)壓”的自然上升力，必然使采空區(qū)內(nèi)含高濃度瓦斯的空氣向上隅角運移，使上隅角成為采空區(qū)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(qū)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(fēng)流引向采面上隅角，主要有風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)，利用瓦斯稀釋器;另一類就是以降低采空區(qū)瓦斯為目的，或風(fēng)排，或抽采，主要是增大回采工作面風(fēng)量、上隅角瓦斯抽采、設(shè)置采空區(qū)風(fēng)幛、利用頂板走向鉆孔、高抽巷等。

1)風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)稀釋上隅角瓦斯。風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)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(dāng)?shù)娘L(fēng)筒布在上隅角上風(fēng)側(cè)(排尾架間)遮擋采面風(fēng)流，使其改變流動方向，將風(fēng)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(fēng)量。工作面風(fēng)流對上隅角渦流區(qū)積聚瓦斯的驅(qū)散，主要靠工作面風(fēng)流與上隅角瓦斯積聚區(qū)間的空氣的對流和主風(fēng)流的擴散作用。根據(jù)工作面涌出量，在風(fēng)速不超、防塵效果好的情況下，增大工作面配風(fēng)量。

3)采煤工作面上隅角抽采。沿回風(fēng)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(cè))。當(dāng)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(cè)護(hù)板，此聯(lián)接為活聯(lián)接，可以使立管在上隅角和采空區(qū)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(wěn)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(fēng)口，按瓦斯稀釋器出風(fēng)口距回風(fēng)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(zhǔn)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(jù)采面上隅角瓦斯超限的原因可知，若能減少進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)量，則可減少采空區(qū)的瓦斯涌出量，使上隅角避免出現(xiàn)瓦斯超限。在工作面采空區(qū)一側(cè)，沿切頂排從工作面一出口到上隅角設(shè)置風(fēng)幛，這樣就可最大限度地減少進(jìn)入采空區(qū)的漏風(fēng)量。尤其是在工作面出口處，由于風(fēng)流進(jìn)入工作面時在此處直射采空區(qū)。所以應(yīng)保證此區(qū)段的風(fēng)幛封堵嚴(yán)密?？梢?，這種處理方法可從根本上減少采空區(qū)的瓦斯涌出量，但是由于風(fēng)幛位于采空區(qū)邊緣，采空區(qū)落下的矸石極易將風(fēng)幛破壞。造成風(fēng)幛漏風(fēng)增大;同時由于風(fēng)幛隨著工作面向前推進(jìn)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(dāng)回采工作面上隅角積聚瓦斯速度不大(2～3 m3/min)和瓦斯?jié)舛炔惶?3%左右)的情況下應(yīng)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(chǎn)生的負(fù)壓來改變采空區(qū)的瓦斯流向，使采空區(qū)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(dá)到降低上隅角和回風(fēng)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(dāng)工作面絕對瓦斯涌出量大時，為達(dá)到最優(yōu)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(huán)形裂隙圈的卸壓作用進(jìn)行瓦斯抽采，所以高抽巷應(yīng)布置在裂隙帶和環(huán)形裂隙圈內(nèi)。當(dāng)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(qū)遺煤解吸的瓦斯在抽放負(fù)壓作用下向高抽巷流動，通過“高抽巷”將采空區(qū)內(nèi)瓦斯及時抽出，達(dá)到治理采空區(qū)瓦斯的目的。當(dāng)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(jiān)控

“U”型通風(fēng)系統(tǒng)的采煤工作面在上隅角設(shè)置甲烷傳感器T0，工作面設(shè)置甲烷傳感器T1，工作面回風(fēng)巷設(shè)置甲烷傳感器T2，甲烷傳感器應(yīng)垂直懸掛，距頂板(頂梁)不得大于300 mm，距巷道側(cè)壁不得小于200 mm，并應(yīng)安裝維護(hù)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(fēng)系統(tǒng)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(yù)報警，T1和T2實行0．5%預(yù)報警。采煤工作面的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到預(yù)報警值后，必須停止作業(yè)，匯報通風(fēng)調(diào)度和礦調(diào)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(chǎn)。

4 結(jié)語

根據(jù)綜采工作面瓦斯賦存情況選取相應(yīng)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?jié)舛染?．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(fēng)簾，瓦斯稀釋器等方法后，上隅角瓦斯?jié)舛扔?．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．