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?jié)舛瘸藿o煤礦安全生產(chǎn)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(xiàn)狀闡述了上隅角高瓦斯產(chǎn)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(guān)鍵詞】 瓦斯治理 引風(fēng)幛 上隅角 下行風(fēng)

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?jié)舛瘸?，一直是八連城煤礦瓦斯災(zāi)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(qū)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(xiàn)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(chǎn)4000t計算丟在采空區(qū)的煤有123t，按全部解析，其含量為 1191 m3，其相對工作面回風(fēng)流（配風(fēng)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(jīng)實測工作面機頭處瓦斯?jié)舛纫话銥?.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(qū)瓦斯涌出量

123下01工作面上部45m為119-101工作面采空區(qū)，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(jù)該綜采工作面回風(fēng)巷平均瓦斯?jié)舛?.65%反算，其上覆采空區(qū)及臨近層的瓦斯造成回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛壬邽?.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(qū)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(fā)生超限現(xiàn)象。

2 上隅角瓦斯超限原因分析

2.1 上隅角風(fēng)流匯合

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

2.2 上隅角風(fēng)流狀態(tài)

工作面上隅角處于煤壁和采空區(qū)交接點，風(fēng)流速度較低，局部處于小循環(huán)風(fēng)狀態(tài)，這種循環(huán)使采空區(qū)涌出的瓦斯難以進入到主風(fēng)流中，從而使高濃度瓦斯在上隅角附近反復(fù)運動從而積聚在上隅角，致使上隅角瓦斯?jié)舛仁冀K處于較高點。

2.3 上隅角風(fēng)壓差

巷道風(fēng)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(fēng)流速度不一樣，工作面的風(fēng)流到此轉(zhuǎn)彎，造成上隅角處風(fēng)流速度變慢，上隅角兩面的風(fēng)速差降低，此處風(fēng)流速度大大減小，在上隅角處出現(xiàn)無速度差，甚至出現(xiàn)紊流。

3 上隅角瓦斯治理技術(shù)措施

為了防治八連城煤礦工作面上隅角瓦斯超限，經(jīng)過試驗，總結(jié)了一套適合八連城煤礦上隅角瓦斯治理的技術(shù)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(qū)頂板的冒落，中部逐漸被壓實，而圍繞中部的環(huán)形帶透氣性能較好，且為采空區(qū)瓦斯聚積區(qū)。如果將鉆孔布置在該環(huán)形帶內(nèi)，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(qū)抽采，同時配合采空區(qū)埋管，對采空區(qū)瓦斯進行聯(lián)合抽放，這樣在工作面上隅角處就形成了一個負壓區(qū)，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(nèi)靠上幫側(cè)每隔8m施工一個天井，規(guī)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(fēng)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(fēng)流的折射角，避免上隅角渦流區(qū)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(qū)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(fēng)。因此必須再設(shè)一道引風(fēng)幛，將風(fēng)流引向轉(zhuǎn)角處，沖淡轉(zhuǎn)角處瓦斯。

3.4 采用下行風(fēng)

下行風(fēng)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(xiàn)瓦斯層狀流動和局部積存的現(xiàn)象，防止上隅角瓦斯積聚。目前我礦采用下行風(fēng)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(jīng)驗所得，采用下行通風(fēng)，提高上隅角風(fēng)壓，適用于傾角小于10°的煤層。

4 結(jié)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(yù)防瓦斯超限事故的發(fā)生。