摘要：本文通过分析瓦斯涌出量大的原因和主要来源，采用倾向风障法、回风隅角风帘堵漏、引导风流法、高位钻孔抽放并配合采空区埋管插管来进行综合治理，有效地降低了采空区瓦斯向工作面的异常涌出，取得了很好的治理效果，可以在全煤矿进行推广应用。
关键词：U型通风；上隅角；治理对策
引言现阶段，采煤工作面一般使用U型通风装置，而高瓦斯煤矿的U型通风工作面上隅角瓦斯处理是目前矿井瓦斯处理的难点所在。随着近年来中国煤矿开采力度加大，煤矿数量越来越多，采煤工作面单位产量也越来越高，煤矿工作面所产生的瓦斯也越来越多，渐渐有超过聚集范围趋势。本文通过对U型通风采煤工作面上隅角瓦斯分布及风向等研究，针对不同环境下的瓦斯分布情况，提出多种瓦斯治理方法，对煤矿瓦斯的处理有一定的参考价值。
1采煤工作面瓦斯来源分析
1.1采煤工作面瓦斯来源
从采煤工作面涌出的瓦斯主要来自于采空区、采落煤和煤壁，瓦斯在采落煤和煤壁初次暴露时的涌出量最多，涌出强度最大。在巨大的采场矿山压力下，煤层会产生许多裂缝与间隙，所以瓦斯会源源不断地涌出来。采空区瓦斯大部分由遗留在采空区的浮煤所释放。
1.2工作面上隅角瓦斯来源
采面工作面上隅角作为采空区风流的汇合处，主要的通风方式是“U”型通风方式，其中的风流一部分沿着该工作面进行流动，另一部分沿着一定的流线方向进入到采空区经由工作面后半部分最后回到工作面。采煤工作面上隅角靠近巷道帮处的风流与别处相比较弱，再加上瓦斯浓度较低，所以在采煤工作面上隅角靠近巷道帮煤壁处的瓦斯都被风流带了出去，如果在采空区存在着漏风通道，那么这股风流就会回到工作面，因此采煤工作面上隅角瓦斯量增多。另外，其风流状态也是造成采煤工作面瓦斯多的重要原因之一，采煤工作面的上隅角局部在低速风流下处于涡流状态，使得从采空区中涌出来的瓦斯进入到主风流中会比较困难，所以瓦斯在此大量聚集甚至超限。
2上隅角高瓦斯产生机理及瓦斯涌出影响因素
2.1风流状态
工作面采用“U”型通风，漏风流线大多是流经采空区深部的流线，携带瓦斯量大，而上隅角风流速度较小，局部区域存在风涡流现象，涡流运动使采空涌出的大量高体积分数瓦斯难以进入主风流中，从而引起高体积分数瓦斯流在上隅角附近循环运动，导致工作面的主风流无法将其中的瓦斯带走，最终形成瓦斯积聚，造成上隅角瓦斯超限。
2.2压差
高速风流从进风巷进入回采工作面，清洗工作面后经回风巷流出，按“伯努利原理”可知：风流速度大的区域，压力小，风流速度小的区域，压力大。采空区风流速度小，压力大，在压差的作用下，采空区风流向回采工作面运移，同时将溢散的瓦斯携带出，采煤工作面的风流在上隅角处转弯，造成风流速度减缓，风流速度减小，压差大大降低，甚至出现紊流，不能及时将瓦斯稀释扩散，从而造成上隅角瓦斯增高。
3瓦斯治理措施
3.1封堵漏风处
从瓦斯聚集原因可以看出，如果能够减少从采煤工作区进入非采煤区的风量，那么就可以减少非采煤区回流到上隅角位置的瓦斯量，在一定程度上降低采煤工作面上隅角位置的瓦斯浓度，使其不超过浓度标准。由于切眼、运回顺煤柱等因素的影响，非采煤区存在有漏风通道，而带有瓦斯的风流会通过这些漏风通道进入到上隅角位置，所以封堵这些漏风通道可以有效减少进入上隅角的风流量，不仅降低采煤工作面上隅角位置的瓦斯浓度，还防止上隅角的瓦斯与外界空气相混合发生安全事故。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆封堵漏风通道时，可以使用不会被点燃的材料，将其放入编织袋中，然后开始封堵，先把上下隅角的端头支架推开，然后将装有不燃性材料的编织袋封堵漏风通道，这样就可以最大程度地减少非采煤区的漏风量，从而降低采煤工作面上隅角的瓦斯浓度。
3.2安装挡风帘
安装挡风帘是处理采煤工作面上隅角瓦斯浓度超标的一种常用方法，通常是作为辅助方法配合其它处理方法一起使用。挡风帘的作用是当采煤工作面瓦斯浓度超标时，在上隅角附近安装挡风帘，将采煤工作面的风流引入到上隅角位置，使上隅角位置的瓦斯浓度被稀释，从而降到最高标准浓度以下。挡风帘的安装虽然可以调整采煤工作面的风向，使之引入上隅角，降低上隅角处的瓦斯浓度，但是安装挡风帘，上隅角附近的支架移动、采煤、行人过往、物料运输等都受到不小的影响，所以挡风帘很容易受到损坏而失去其引导风流的作用，所以，一道挡风帘的安装不足以保证引导风流，必须要设置两道挡风帘，且距离间隔要比采煤机的长度要大，并用拉线的方式固定住，当采煤机需要通过第一道挡风帘时，拉开第一道挡风帘，第二道挡风帘保持关闭状态；当采煤机需要通过第二道挡风帘时，先关闭第一道挡风帘，然后再拉开第二道挡风帘，最后采煤机通过，这样既保证了风流正常引导又能保证设备通过和物料的运输。
3.3架设稀释风机稀释上隅角瓦斯浓度
在采煤工作面架设一台稀释风机，然后经由软质风筒连通到上隅角，当检测到上隅角处的瓦斯浓度变化时，适当调整稀释风机风筒在瓦斯聚集处的位置，通过稀释风机的风量调整，及时改变上隅角处涡流的状态，使涡流处聚集的瓦斯分散开，达到降低上隅角瓦斯浓度的效果。
3.4改变工作面的通风条件
进入采煤工作面采空区的风流并没有从尾巷全部流出，其中有一小部分从采煤工作面后半部分回到了采煤工作面，所以可通过对尾巷进行改造整治来降低回风隅角的瓦斯浓度。对于采煤工作面煤层倾角较小的可考虑采用下行风法，使得采煤工作面上隅角风压加大，降低瓦斯的上浮力，最终达到降低采煤工作面采空区瓦斯涌出量的目的。
3.5采用多种抽放方式
采用留巷半封闭式抽放方式来提高抽放效果，可将采煤工作面刮板运输机机尾安装伸缩槽，然后沿着工作面走向进行掘巷，采煤工作面的刮板运输机和回风顺槽连接贯通，之后可撤掉采煤工作面刮板运输机机尾和贯通点之内支撑回风顺槽的所有支架，通过砌设壁墙进行抽放，观察一段时间后会发现瓦斯浓度有所降低。采用顶板裂隙带钻孔抽放方式，采煤工作面采空区的顶板由于受采动的影响而发生破坏出现裂隙圈，为瓦斯聚集提供了便利，而采用顶板裂隙带钻孔的抽放方式可在回风顺槽工作面打类似于扇形布置的钻位孔，并确保终孔的位置是在顶板裂隙圈的上方，然后将钻孔封住并接上管子进行抽放工作，降低瓦斯的涌出量。
结语
近年来，有关煤矿开采的安全事故频频发生，大多都是采煤工作面上隅角的瓦斯聚集引发的，所以在采煤工作面上隅角的瓦斯处理方面还有许多工作要做。要综合分析上隅角瓦斯聚集的原因，根据实际情况，采取适当的降低上隅角瓦斯浓度的处理措施，有效控制上隅角瓦斯的浓度，保证煤矿开采的安全性。
参考文献
[1]胡千庭.煤矿瓦斯抽采与瓦斯灾害防治.徐州:中国矿业大学出版社,2019.(22).
[2]杨利平,王小明.走向长短钻孔在采煤工作面上隅角瓦斯治理中的应用.煤矿开采,2019(4):115-117.
[3]姚立国.崔家沟煤矿上隅角瓦斯治理技术.矿业安全与环保，2019，36（S1）：94-96.
[4]石智军．煤矿井下瓦斯抽采(放)钻孔施工新技术．北京:煤炭工业出版社，2018．（45）.
[5]王兆丰．邻近层瓦斯涌出量预测．抚顺:煤炭科学研究总院抚顺分院，2019．（36）.
论文作者:荆灏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
标签：瓦斯论文; 工作面论文; 采空区论文; 风流论文; 浓度论文; 面上论文; 工作论文; 《基层建设》2019年第17期论文;