浅谈综采工作面上隅角通风管理技术的实践

[摘 要]随着煤层开采深度不断增加，煤层瓦斯含量增大； 同时回采工作面实现了采煤机械化，产生了大量高产高效工 作面。瓦斯涌出量不断增加，使一部分原来工作面瓦斯不大 矿井，也出现了上隅角瓦斯积聚超限。本文详细地分析了综 采工作面上隅角瓦斯积聚的原因及其 规律 。并有针对性的 提出了防治工作面上隅角瓦斯积聚超限的具体措施。对防治 工作面上隅角瓦斯积聚超限工作有一定参考价值。

[关键词]上隅角 通风 氧气 一氧化碳 超限

中图分类号：TD712 文献标识码：B 文章编号

引 言：石槽村煤矿210601综采工作面，在回采过程中，随着支架回撤，采空区上覆煤岩层的垮落，邻近层以及围岩、煤柱受采动压力的影响，采煤机运行至上口，采空区有毒有害气体或氮气会不规律从上隅角涌出，导致上隅角氧气浓度低、一氧化碳等有毒有害气体浓度超限。

一、综采工作面概述

神华宁夏煤业集团石槽村煤矿210601综采工作面，走向长度776m，平均倾斜长度286m，平均煤厚4.4m，煤层倾角0～16°，综采工作面采用U型通风上行风，综采工作面设计风量1220m3/min，实际风量1360 m3/min，瓦斯绝对涌出量0.48 m3/min，煤自燃发火倾向性等级属I类，容易自燃，最短自燃发火期为32天。工作面采用双向割煤，往返一次进两刀，日进8刀，截深800mm，日进尺6.4m。

二、问题出现及原因分析

1、采面上隅角的风流状态是瓦斯超限的重要原因。

采面上隅角靠近煤壁和采空区侧，风流速度很低，局部处于涡流状态。这种涡流使采空区涌出的瓦斯难以进入到主风流中，从而使高浓度瓦斯在上隅角附近循环运动而聚集在涡流区中，形成了上隅角的瓦斯超限。若工作面上隅角出现滞后回柱，除上隅角存在的涡流区外，在靠近切顶排处会出现微风区，采空区漏出的瓦斯在此处积聚，更容易形成上隅角的瓦斯超限。

2、采面上隅角处两面压差大小是瓦斯超限的一种原因 巷道风流中任一断面都具有静压、位压、动压，三种压力之和是全压，全压差的大小决定着风流的方向和速度，由于上隅角处两面的静压和位压是一样的，风流速度不一样，采煤工作面的风流到此转弯，造成上隅角处风流速度变慢，上隅角两面的风流速度差降低，此处风流速度大大减少，在上隅角处出现无速度差，甚至风流出现紊流。

3、在回采过程中，随着支架回撤，采空区上覆煤岩层的垮落，邻近层以及围岩、煤柱受采动压力的影响，采煤机运行至上口，采空区有毒有害气体或氮气会不规律从上隅角涌出，导致上隅角氧气浓度低、一氧化碳等有毒有害气体浓度超限。根据矿井的实际供风情况，不可能通过加大风量使上隅角氧气及一氧化碳等气体满足《煤矿安全规程》允许范围内，使回采过程中存在安全隐患。

针对以上情况，石槽村煤矿采取以下措施进行管理。

三、采取措施

针对上隅角瓦斯超限的情况，通常的防治方法有以下几种，即：1、设上隅角临时挡风帘， 2、增大回采工作面风量3、设采空区风幛， 4、安设专用抽排风机，4、高位抽放瓦斯， 6、建立采煤工作面尾排系统，7、改变通风方式等，现分别进行分析。

1、设采面上隅角挡风帘

当采煤工作面上隅角出现瓦斯超限时，在靠近采煤工作面上隅角处挂一挡风帘，使之将工作面的风流一分为二，利用风帘引导较多的风流流经上隅角，以稀释高浓度瓦斯。风幛可采用软质风筒布制作，长度一般不小于10m。这种方法主要是应用在上隅角瓦斯不大的地点，并且只能作为临时措施。这种方法实际上就是提高采面上隅角处两面压差，解决上隅角处涡流的问题。

2、增大回采工作面风量

工作面风流对上隅角涡流区积聚瓦斯的驱散，主要靠工作面风流与上隅角瓦斯积聚区间的空气的对流和主风流的扩散作用。经过长时间的现场观察，发现在工作面正常供风的情况下，靠有限速度的风流来驱散上隅角涡流积聚区的高浓度瓦斯是不可能的。工作面采用增大风量的办法，虽然可使上隅角积聚区风流与工作面主风流的对流作用加大，但是随着风量的提高，负压增大，采空区的风流速度加大，使采空区的瓦斯流线延深，加强了风流与采空区内的瓦斯的交换。若采空区内存在其它漏风通道，则会增大此漏风量。

3、上隅角风障自刮板输送机机尾下侧挂设至上隅角，风障长度不得小于10m，宽度不得小于3.5m，沿顶板挂设，距顶板不得大于0.2m，距离风巷上帮不大于0.5m。如在上隅角挂设风障后上隅角处的氧气浓度仍然小于18%、一氧化碳浓度大于80ppm时，必须设置导风筒，导风筒在支架行人侧挂设，导风筒吊挂平直，长度不得小于10m，风筒出口距离回风顺槽上帮不得大于1.5m。如在上隅角挂设风障、设置导风筒后上隅角处的氧气浓度仍然小于18%、一氧化碳浓度大于80ppm时，必须在工作面至少挂设5道风障，将风流逐步导入导风筒和风障侧。

4、工作面下隅角风障自主运顺槽下帮平行于支架挂设至第三个支架以上，风障必须紧贴主运顺槽下帮，紧贴顶底板。

5、必须在工作面上隅角挂设便携式氧气、一氧化碳报警仪，氧气报警仪报警下限为18%、一氧化碳报警仪报警上限为80ppm。每推进20m必须在回风顺槽和主运顺槽内靠近支架设置全断面沙袋墙，要求沙袋墙能够封闭全断面，不漏风，厚度不小于0.5m。工作面上隅角切顶排支柱不得滞后液压支架的切顶线，移架前首先移设切顶排，随后方可推移支架，防止造成切顶排支柱滞后。

6、利用局部通风机处理上隅角瓦斯：方法是在采面回风顺槽设风卡，以减少采面两端压差，同时利用局部通风机（风筒经风卡铺设在回风顺槽中）向上隅角供新鲜风以吹淡上隅角高浓度瓦斯。 由于局部通风机供风距离较远，风筒出口风量有限，只能在上隅角瓦斯浓度较低时起作用。由于风筒正吹上隅角，在瓦斯涌出量较大时，常出现上隅角上风侧采场内风流中瓦斯浓度超限的情况。要兼顾工作面、上隅角两处的瓦斯均匀不超限，就要对风筒出口位、风量的调节提出较高的要求。因采面生产的动态性和采空区瓦斯涌出的不均衡性的存在，实践上很难做到。

四、效果评价

实践证明，上隅角利用导风筒进行导风效果不佳，且随着工作面回采，风筒易损坏、维护量大、达不到导风效果，经济成本高。上隅角利用风障进行导风，经济成本低，如按上述措施严格设置，工作面上隅角各种气体浓度满足《煤矿安全规程》要求，但是采煤机运行至上口时，不得不将风障临时拆除，会造成上隅角氧气浓度低于18%，一氧化碳浓度高于80ppm情况。上隅角利用压风管进行吹风，虽然操作方便，但是会造成上隅角区域风流不稳定，采空区气体涌出异常。上下隅角及时搭设沙袋墙能有效减少采空区漏风，但由于工作面回撤速度较快，平均每4天须搭设沙袋墙，工程量大。

五、结论

通过以上技术措施综合应用与比较，上隅角利用风障进行导风与上隅角搭设沙袋墙堵漏相结合是目前我矿210601综采工作面上隅角所采取的通风管理日常性措施，通过有效的现场管控，方可实现上隅角氧气及其他气体符合《煤矿安全规程》规定，确保现场作业人员安全。

参考文献：

[1] 张国枢 《通风安全学（修订版）》 中国矿业大学出版社，2008

[2] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局 煤矿安全规程 煤炭工业出版社，2011

[3] 袁河津 《（煤矿安全规程）专家解读》 中国矿业大学出版社，2011

[4] 神华宁夏煤业集团公司，西安科技大学 《灵武矿区极易自燃煤层自然发火规律及监测预报技术研究总结报告》，2008

作者简介：曹发义 2009年毕业于安徽理工大学能源与安全学院，现任神华宁夏煤业集团公司石槽村煤矿通风队技术副队长，助理工程师

谢晋，209年毕业于河南理工大学资源与工程学校，现任神华宁夏煤业集团公司石槽村煤矿地测科副科长，助理工程师