水平分段综放工作面上隅角瓦斯综合治理技术探讨

摘要：在煤矿开采过程中，随着开采深度的逐步加深、开采范围的不断扩大，煤层瓦斯的赋存量也会不断增加，如果瓦斯在上隅角位置聚积到一定浓度之后，就可能引发火灾和爆炸事故，对煤矿生产安全造成极大的威胁。本文对水平分段综放工作面上隅角瓦斯聚积的原因进行了分析，并提出了一些治理措施，希望能够对提高煤矿生产安全提供一定的帮助。

关键词：煤矿；上隅角；瓦斯；治理

1工作面上隅角瓦斯聚积及超限

1.1瓦斯的聚积

在煤层中，瓦斯会游离在空气中，或者吸附在煤层上，在对煤层进行开采的过程中，会对煤层的层理结构形成破坏，从而使瓦斯释放和分散在开采空间中，最终形成瓦斯涌出的现象。煤层在开采之后会形成冒落带，此时，由于卸压作用，周围的瓦斯会由高压地带不断向低压地带进行扩散，释放到采空区，形成临近瓦斯[1]。

1.2瓦斯超限分析

（1）通风方式

我国的煤矿综放工作面普遍采用U型通风方式，这种通风结构对了解煤层的赋存情况，掌握矿井瓦斯、火灾的发生机发展规律较为有利。由于巷道维护在煤体中，因此巷道的漏风率较低，这也导致了在上隅角处容易出现瓦斯的聚积现象。在U型通风结构中，采空区瓦斯同时受到风流和扩散的双重作用，在上隅角处，工作面的风向会突然发生改变，同时风速也会发生变化，因此，在上隅角交汇处，容易聚积瓦斯。上隅角空顶的距离越大，由采空区流入的风量也越大，此时瓦斯的聚积量也可能会增加。

（2）风流状态

工作面上隅角临近煤壁和采空区，风流在通过工作面顶端时，由于巷道的结构限制，风速会降低，工作面上隅角位置会出现涡流。靠近采空区边界时，涡流的时均速度计脉动速度均为零，而涡流区内的时均速度计脉动速度都较大，但是由于风流的涡流运动方式，携带瓦斯的风流处于涡流内部，难以进入到主风流中，就会形成瓦斯聚积在上隅角位置的现象。

（3）压力差

相对于空气而言，采空区内部的瓦斯气体密度更小，当具有高差时，会产生“瓦斯风压”的自然上升力，这种上升力会使采空区内部含有高浓度瓦斯的空气向上隅角区域移动，使瓦斯聚积在上隅角附近。

2上隅角瓦斯的综合治理技术

上隅角瓦斯的聚积极易对煤矿开采工作的安全带来威胁，引发火灾甚至爆炸事故。对此，我们需要采取合理的治理措施，将瓦斯的危害降到最低，保证煤矿生产的安全。

2.1设置临时风障

临时风障是治理上隅角瓦斯早期常用的方法之一，其具有操作简单，成本低等特点[2]。当上隅角区域聚积大量瓦斯气体后，可以通过在靠近上隅角的位置设置风障，使得上隅角的风量增加，避免空气在上隅角位置形成涡流，从而稀释空气中的瓦斯浓度。在采用临时风障时，存在较多的不便，因为风障会改变整个巷道的宽度，可能会影响附近的正常作业。而且风障的风筒布如果受到破坏，就会迅速改变风流状态，导致上隅角的瓦斯浓度迅速升高，相对于上隅角普通的瓦斯聚积现象更不稳定，极易引发安全事故。因此，目前该方法已经很少使用，只是偶尔充当应急措施使用。

2.2增大风量

工作面的风流对上隅角涡流区所聚积的瓦斯具有驱散作用，因此，我们可以通过增大回采面的风量，使得上隅角区域内的风流与工作面的主风流的对流作用增强，随着这种对流作用的不断增强，风速会不断增加，可以有效避免上隅角区域内涡流现象的发生，同时，增大之后的风流可以更快的将瓦斯气体携带出矿井。但受井巷条件限制，盲目的增大风量可能导致巷道风速超限、煤尘飞扬，甚至工作面采空区氧化带增大，带来采空区自燃发火隐患。

2.3安装通风机

当工作面上隅角出现瓦斯浓度过高的情况时，可以通过在距离上隅角10m左右的位置，安装专用的抽出式通风机，风筒的入口位于上隅角。通过增设专用的抽出式通风机，可以在上隅角位置形成负压，通过局部引入新鲜风流，上隅角的高浓度瓦斯能够迅速进入到风筒内部，然后经过通风机排入回风巷，从而实现对上隅角瓦斯聚积问题的治理，在采用该方式时，通风机需要根据工作面的推进而不断调整位置。

2.4设置专用的瓦斯排放尾巷

在回风巷的采空区专门设置一段尾巷，用于瓦斯气体的排放。这样能够使得工作面的风流分为两个部分，其中一部分风流进入采空区，将上隅角附近的瓦斯带走，而另一部分则冲洗工作面内部的瓦斯，并经过尾巷排除。部分风流从尾巷排除能够形成负压，从而改变整个风流的路线，可以避免瓦斯在上隅角区域的聚积。此方法对尾巷的通风安全和瓦斯浓度管理难度较大，对于上隅角瓦斯积聚难于彻底解决。

2.5设置上隅角喷雾

通过在上隅角位置设置压风喷雾装置对聚积在上隅角区域的瓦斯进行稀释，能够有效降低瓦斯的浓度。压风喷雾装置采用在压风喷嘴管路上接入安装有单向逆止阀的防尘水管，并直接将喷雾设备设置在切顶线以外的位置，将喷雾范围控制在1.5-2.5m作用，喷雾水管外必须设置流量控制阀门[3]。同时，根据实际作业状况对喷雾范围进行调节，这样可以有效避免对采煤作业带来影响。该方法是当前取代临时风障的主要方法，有效克服了设置临时风障带来的问题，同时对防止火灾的发生也具有一定的作用。

2.6瓦斯抽放

瓦斯抽放法治理工作面上隅角瓦斯积聚超限方法有本煤层和临近层抽放、高位钻孔抽放采空区瓦斯及移动式瓦斯抽放泵埋管（插管）抽放上隅角瓦斯。其原理是通过抽放泵所产生的负压使采空区内的瓦斯流向发生变化，使瓦斯气体由单一的向上隅角方向流动改为由上隅角、冒落带以及裂隙带钻孔抽出，然后排放到排风巷安全地点，这样可以有效降低流向上隅角区域的瓦斯量，从根本上杜绝了瓦斯在上隅角位置的聚积。部分高位钻孔实现了超前抽放，这说明了煤壁支撑影响区内的煤层顶板已有裂隙作为瓦斯排放通道。这部分瓦斯气体是由煤壁中的原始煤体所释放的，随着采动影响工作面煤壁卸压形成瓦斯解吸，然后抽放排出，可以有效降低后期瓦斯治理的难度。

3结论

在煤矿开采过程中，由于通常采用U型通风结构，导致上隅角瓦斯聚积，并出现浓度过高的情况，极易引发安全事故，影响煤矿生产工作的安全开展。对此，通过对瓦斯在上隅角聚积原理的分析，采用技术手段测定煤层瓦斯相关参数和瓦斯变化梯度，结合矿井实际情况制定针对性的的瓦斯治理综合技术方案，从根本上治理上隅角瓦斯聚积超限的问题。上隅角瓦斯的治理是一项严肃的工作，绝对不能出现任何纰漏，在采取瓦斯治理措施的同时，还应该积极落实采空区综合防灭火措施，为煤矿的安全高效生产提供保证。

参考文献：

[1]石琨.高瓦斯综采工作而分源治理技术[J].矿业安全与环保，2009，21（8）：167-169.

[2]王康健，宋成长，梁加红.顶板定向钻孔抽放技术在综采工作而的应用[J].煤矿安全，2008，20（1）：42-45.

[3]孙敦永，刘干光.压风喷雾处理回风隅角瓦斯系统的建立与使用[J].能源技术与管理，2011（3）.