低瓦斯矿井异常区回风隅角瓦斯治理技术综述

摘要 对于低瓦斯矿区，随着开采深度的增大，在一些矿井的采掘过程中出现了瓦斯异常涌出现象，工作面回风隅角和回风巷瓦斯超限，甚至造成局部瓦斯聚积，这些都构成了矿井安全生产的重大隐患，制约着矿井生产能力的发挥。低瓦斯矿井瓦斯异常区回风隅角瓦斯治理技术，在矿井安全生产中发挥了重要作用。

关键词 瓦斯异常区；回风隅角；瓦斯涌出；治理技术

中图分类号TD82 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）35-0067-02

近年来，在一些低瓦斯矿井的瓦斯异常区发生了一些重大瓦斯事故，这一问题引起人们的关注。对于低瓦斯矿区，研究瓦斯异常区回风隅角的瓦斯治理技术，以便采取有针对性防治措施，做到超前预防，超前处理，消除瓦斯隐患，防止瓦斯事故的发生，保证矿井安全生产有重要的意义。

1 工作面回风隅角瓦斯涌出特征

在现有“U”型通风条件下的低瓦斯矿井，回风隅角的瓦斯涌出是整个工作面瓦斯涌出量的重要组成部分。工作面回风隅角瓦斯积聚主要有以下几个方面的特征：

1）由于工作面是上行通风，采空区的瓦斯沿倾斜向上移动，而回风隅角又是采空区的瓦斯漏向工作面的主要出口；

2）工作面采空区及上、下矸石带，由于充填不严实或因为压力缘故而破碎形成裂缝漏风，将采空区瓦斯带至回风隅角；

3）由于顶板突然来压，大面积垮落，顶底板裂缝中涌出大量瓦斯汇于采空区，由于挤压作用将采空区内大量高浓度瓦斯压出，由工作面风流和采空区漏风带到回风隅角；

4）工作面上端风流为直角拐弯，回风隅角处的风流易形成涡流，且风流流速较低，加之瓦斯比重轻，在回风隅角处易发生积聚。

2 影响回风隅角（采空区）瓦斯涌出因素分析

影响综采工作面采空区瓦斯涌出的因素很多，其中工作面的煤层赋存条件和开采条件对采空区瓦斯涌出影响较大。因为受顶板垮落周期性、采面推进速度、地质构造等因素影响，采空区瓦斯涌出也是不均衡的，但与采面煤壁与落煤瓦斯涌出相比，采空区瓦斯涌出相对稳定，工作面割煤与不割煤期间采空区瓦斯涌出量相差不大。

2.1 配风量与采空区（采面）瓦斯涌出量之间的关系

随着工作面日产量的增大，绝对瓦斯涌出量也增大。为了保证采面瓦斯不超限，我们通常加大配风量来稀释瓦斯，但是对采空区瓦斯涌出量占较大比例的工作面（未进行采空区抽放），如果加大工作面通风量到一定程度后，反而会造成工作面总瓦斯涌出量加大，回风隅角瓦斯浓度增高，更难处理，这已被许多工作面的实践所证实。

2.2 工作面推进速度（产量）对采空区瓦斯涌出量的影响

实际观测表明，在产量较低的机采或炮采工作面，绝对瓦斯涌出量随产量的增加而增加，并较好的符合直线关系。而对高产的综采（包括综放工作面），当采面产量持续增加时，采面绝对瓦斯涌出量增长速度减慢，即瓦斯涌出量与产量（推进速度）之间不再是直线关系，而呈一种曲线关系。这一点已被多年生产的经验所证实。

2.3 不同通风系统对采空区瓦斯涌出的影响

工作面采用不同的通风系统时，工作面的瓦斯源、汇位置及源汇数量都有所不同，采空区内部的流动状态与采空区边界上的源、汇位置，源汇流量有很大关系，采空区瓦斯涌出的边界条件定下来后，采空区的流动状态也就唯一确定下来。防止采空区瓦斯涌出所采用的各种均压通风措施，正是基于这种原理来实现的。 3 回风隅角瓦斯超限的治理措施

根据低瓦斯矿井工作面开采期间的防治经验，回风隅角的瓦斯治理主要在通风环节入手，预防为主，并辅助以其它方面的治理措施，取得了良好的效果，保证了工作面的安全回采。

3.1 通风方面的治理措施

1）工作面采空区一侧设置挡风帘

其方法是沿工作面采空区一侧最未一排支柱，竖直悬挂挡风帘（可用风筒布制作），上接顶，下铺严底板，随着支柱的回收而移动。 工作面采用这一措施可以有效地降低回风隅角瓦斯浓度。这一措施比在工作面采空区砌筑隔离带操作简单。其缺点是挡风帘需经常随工作面的推进而移动，易损坏。

2）充填采空区法

这一措施是在工作面回风隅角回风巷采空区回收段充填矸石等杂物。当其顶板来压时，不至于形成突然的冲击波将采空区的瓦斯大量以极高的压力和速度冲向生产区域，而是缓慢地接触和下沉。同时这一措施还为采空区瓦斯积存缩小了空间。

3）处理性措施

采煤工作面回风隅角局部区域发生瓦斯积聚后所采取的处理性措施主要有以下几种：

（1）引导风流稀释、带走：引导风流稀释的实质是把新鲜风引入到回采工作面回风隅角，将改处积聚的瓦斯稀释并带走。引导风流的主要方法是风障法，当回采工作面回风隅角积聚瓦斯速度不大（2m3/min~3m3/min）和瓦斯浓度不大高（3%左右）的情况下应用。风障材料多为帆布。该方法的优点是安设简单、经济；缺点是引入的风量较少，尚需随工作面推进而前移，会使作业环境变窄和增加通风阻力；

（2）抽排回风隅角瓦斯:抽排回风隅角瓦斯，该方法在国内外应用都很广泛。“抽”是用动力设备（如风机、泵、引射器等）将积聚的瓦斯抽出去；“排”是用通风机负压引排回风隅角瓦斯。抽排回风隅角瓦斯措施主要有：

① 抽回风隅角的瓦斯。常用的有插管抽放和钻孔抽放两种方法，当煤层瓦斯涌出量较小，插管抽放比较适用。引射器式插管抽放法的布置见图1所示。

注：1.水管与压风管；2.风筒；3.喷嘴；4.隔墙或风障

如图1布置，随工作面推进每隔3m~5m风障就前移一次，风障用木板或帆布制备。插入的管子（或铁风筒）直径视瓦斯大小、输送瓦斯距离、抽放设备类型而定。

当回风隅角的瓦斯涌出量大，其抽出的瓦斯浓度相对较高，如直接排入工作面回风道，会使回风瓦斯超限，而应输送至分区回风道。这时，抽放管路的出口处必须采取安全措施，包括设置栅栏，悬挂警戒牌。栅栏设置的位置，上风侧管路出口外推5m，上、下风侧栅栏间的距离不小于35m，排至巷道内的瓦斯必须在30m之内稀释到规程允许的限度以内。

②利用压入式局扇。即在工作面距离上出口15m~20m布置一台压入式局部通风机（进风流中）接一路Φ400风筒至回风隅角，一方面稀释并排走采空区涌出的瓦斯，另一方面，压力调整好后还可以降低采空区从回风隅角的瓦斯涌出量。

③利用压抽局扇联合布置。即在工作面布置压入式局扇的基础上，再在回风巷布置一台抽出式局扇利用可伸缩风筒至回风隅角切风筒吸风口超过压入式局扇出口，大大增加了回风隅角附近风流的扩散系数，提高风流驱散局部瓦斯积聚的能力，消除风流死角，使回风隅角瓦斯形成压抽结合，最终由抽出式风筒将瓦斯排向主风流。

3.2 调整采煤工作面作业组织形式处理回风隅角积聚瓦斯

1）工作面采用伪倾斜推进

将工作面上安全出口回风流由直角拐弯成钝角拐弯，减少通风阻力，以利于回风隅角瓦斯排除。

2）回风隅角超前回柱

工作面两道的锚杆和锚索在工作面回采后超前放顶线2.0m进行处理，采用退锚机将锚杆（索）的螺帽卸掉，随工作面回采及时撤出锚杆和锚索，同时人工剪网。工作面两道采空区放顶线与支架采空区侧齐，两道采空区不得有悬顶，缩小了回风隅角范围，使之成圆弧形，以利排除积聚瓦斯。此方法简单易行，效果较好。

4 结论

1）工作面回风隅角瓦斯的治理要根据具体的地质条件及瓦斯来源，因地制宜，采取相应的技术措施；

2）采空区的流场及瓦斯运移机理提供了通过改变采场边界条件控制采空区瓦斯异常涌出的理论依据；

3）采空区瓦斯抽放技术与通风治理相结合会明显的提高上隅角瓦斯处理效果。

参考文献

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