新疆焦煤（集团）有限责任公司 830025
摘要：回采工作面上隅角是井下局部瓦斯积聚最为严重的部位。但是，由于目前瓦斯治理技术上的缺陷，上隅角瓦斯积聚问题始终不能得到彻底的根除，对井下安全生产状况构成极大威胁。随着采煤机械化程度的提高，回采工作面产量不断提高，回采工作面上隅角瓦斯积聚问题显得更加突出，并且已经成为煤矿安全生产的重大隐患。在近些年里，国内发生的瓦斯爆炸恶性事故，其中上隅角瓦斯积聚引起的事故已经占了相当大的比重。因此，为了实现煤矿生产高产高效，采取安全、经济、可靠和高效的技术措施来治理上隅角瓦斯积聚问题己经变得迫在眉睫。如何采取有效措施防止上隅角瓦斯的积聚，对于工作面安全生产和增加工作面产量有重大意义。
关键词：上隅角；瓦斯积聚；原因；治理技术
1. 上隅角瓦斯积聚原因分析
在正常主风流作用下，U形工作面上隅角瓦斯积聚是三个方面因素综合作用引起的[5-7]。
(1)漏风
对工作面采取U型通风方式时，在工作面进风巷和回风巷的风流压差作用下，进风流会有部分风流漏入采空区中，漏入的风流会将采空区内高浓度瓦斯带走，上隅角作为工作面的漏风汇，是采空区瓦斯涌出的必经之道，必然造成上隅角瓦斯积聚，且含瓦斯空气密度较小，采空区内含高浓度瓦斯的空气向上隅角运移，使上隅角成为采空区高浓度瓦斯集中涌出的地点，带入到回风巷中，引起瓦斯浓度积聚。采空区中的瓦斯浓度越高，被漏风流带出的瓦斯量就越大，引起上隅角瓦斯积聚的可能性也越大。
(2)涡流
由于主风流方向的改变和边界几何条件的限制，上隅角风流速度很低，并出现涡流区，涡流运动使采空区涌出的大量高浓度瓦斯难以进入主风流中，使得瓦斯不能及时向外扩散，从而造成高浓度瓦斯在上隅角附近做循环运动，形成上隅角瓦斯积聚。统计资料显示：当回采工作面绝对瓦斯涌出量大于2-3m3/min时，则可能发生上隅角瓦斯积聚。
(3)瓦斯扩散运移
主风流对上隅角仅通过风流速度梯度引起的横向脉动和对流运移作用，在一般的定常主风流中，其风流脉动值很小，横向脉动比纵向脉动更小，故对瓦斯的驱散作用很小。
2 上隅角瓦斯积聚影响因素
影响上隅角瓦斯积聚的主要因素有自然因素、开采因素和通风因素。具体的说，对上隅角影响最为明显的是：煤层倾角、放炮、放顶煤、回料和风向[8-10]。
(1)煤层倾角
煤层倾角对上隅角瓦斯涌出的影响主要表现在：第一，倾角直接影响到顶板的活动，倾角的增大将减少采空区内瓦斯的存储量，使得采空区涌出的瓦斯量增加，也降低了采空区对瓦斯涌出量变化的缓冲能力；第二，倾斜角度的大小影响到采空区内瓦斯的存储方式，倾斜角较小，采空区内阻力分布均匀，采空区瓦斯向工作面的涌出稳定，倾斜角较大，岩石具有下滑运动，就会在采空区内产生空洞，采空区内的瓦斯就会存储于这些空洞中，当发生放炮或顶板冒落时，空洞中的瓦斯就会向工作面上涌出，造成瓦斯涌出的不稳定性；第三，煤层倾角过大，将改变采空区内的瓦斯的浓度梯度，使高浓度的瓦斯更接近上隅角，增加了采空
区内的瓦斯向上隅角的扩散。
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(2)放炮工序
放炮对上隅角瓦斯的影响主要表现在以下几个方面。放炮落煤时，煤层会释放出大量的瓦斯气体，放炮产生的炮轰冲击波会干扰采空区内的瓦斯静止区，影响采空区内的瓦斯分布，会将部分瓦斯气体带入上隅角，另外，放炮落煤后，将会加大工作面上通风风阻，致使向采空区中的漏风量的增加，扩大了采空区中紊流区域，将更多的瓦斯气体带入到工作面上隅角。
(3)放顶煤工序
放顶煤过程中采空区内瓦斯的浓度会升高，使得漏风流带出的瓦斯也会相应的增加，也就加快了上隅角瓦斯的积聚，放顶煤工序也改变了采空区内瓦斯存储的空间布局，使得静止区和层流区内高浓度瓦斯进入紊流区，从而被漏风流经上隅角带出采空区，另外，放顶煤使得采空区的空间加大，采空区内的通风阻力减小，这样流经采空区的风量也会相应的增加，呆滞采空区内更多的瓦斯气体被带至上隅角。
(4)回料工序
最主要的影响是回料使得采空区通风阻力降低的同时，工作面的通风断面减小，通风阻力增加，流经采空区的风量比放顶煤时还要大，势必会将采空区内更多的瓦斯气体带出至上隅角。
3.防治上隅角瓦斯超限的方法
3.1 设臵采面上隅角挡风帘
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。
某矿采面在生产过程中，出现了上隅角瓦斯异常的现象，CH4浓度达到1.8%，于是在上隅角附近加设了一道挡风帘。根据现场观测发现，采用挡风帘后，上隅角的CH4浓度很快降到1%以下;但是由于挡风帘的存在，上隅角附近支、回柱，上出口行人、运料、回料受到很大的影响，往往出现挡风帘被破坏而失去作用的现象，导致上隅角瓦斯浓度又很快升高到超限浓度以上。这样反复操作的结果，必然使上隅角瓦斯浓度忽高忽低，极不稳定，形成了安全生产的一大隐患。同时，挡风帘的存在，增大了工作面的通风阻力，使工作面的风量降低。
因此，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。
3.2 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。总之，若增大采面风量。会使风流携带出的瓦斯量增大，同时，风量过大又有以下缺点：①造成邻近采掘工作面的供风量下降，影响矿井通风系统的稳定;②使采面风流中的粉尘浓度增加，恶化工作面的工作环境，增大防尘工作的难度;③工作面风量过大容易使巷道内的风速超过《煤矿安全规程》的规定，影响矿井的质量标准化达标。
3.3 设臵采空区风幛
根据采面上隅角瓦斯超限的原因可知，若能减少进入采空区的风量，则可减少采空区的瓦斯涌出量，使上隅角避免出现瓦斯超限。在工作面采空区一侧，沿切顶排从工作面一出口到上隅角设臵风幛，这样就可最大限度地减少进入采空区的漏风量。尤其是在工作面出口处，由于风流进入工作面时在此处直射采空区。所以应保证此区段的风幛封堵严密。
可见，这种处理方法可从根本上减少采空区的瓦斯涌出量，但是由于风幛位于采空区边缘，采空区落下的矸石极易将风幛破坏。造成风幛漏风增大;同时由于风幛随着工作面向前推进而逐渐前行，所以
增大了工人的操作难度和工作量。
因此这种方法受多种条件的制约，使用效果不太理想。只有当回采工作面上隅角积聚瓦斯速度不大(2～3 m3/min)和瓦斯浓度不太高(3%左右)的情况下应用效果才明显。
4 结语
采煤工作面上隅角积聚瓦斯的治理，首先要根据工作面巷道布置情况、瓦斯涌出情况、上隅角附近支护状况等情况，因地制宜选择一种合适的方法或几种方法联合起来综合治理。同时要加强监测监控，当瓦斯浓度积聚时立即处理。
参考文献：
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论文作者:陈大荣
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/30
标签：瓦斯论文; 采空区论文; 工作面论文; 风流论文; 面上论文; 风量论文; 浓度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;