摘要：采煤工作面上隅角容易发生瓦斯积聚或瞬间瓦斯超限,严重影响矿井的安全生产。通过对采煤工作面回风流瓦斯组成分析和上隅角瓦斯积聚成因的归纳,提出了综合治理上隅角瓦斯的方法。试验表明,采用风障法导风、均衡生产、合理配风与瓦斯抽放等综合治理措施治理上隅角瓦斯超限,其效果显著。
关键词：上隅角;瓦斯治理;综采工作面
近年来,我国煤矿瓦斯爆炸事故不断,而且随着矿井产量的逐年增大,瓦斯绝对涌出量也相应增大,如何控制瓦斯事故是煤矿管理的重中之重。预防瓦斯爆炸,关键是预防发生瓦斯爆炸的三要素,即温度、氧气、瓦斯体积分数。由于采煤工作面有人员操作,氧气量无法减少;每一次机械的碰撞等因素都可能产生火花,达到瓦斯爆炸的温度,也难以控制;比较可行的方法就是控制瓦斯的体积分数。由于工作面瓦斯最高的地点是上隅角。因此,控制上隅角瓦斯对防止瓦斯事故,确保回采工作面安全尤为重要。
1 上隅角高瓦斯产生的机理
煤矿在通风不良的地方就容易出现局部瓦斯积聚。我国一些采用U形通风系统的采煤工作面,其上隅角作为采空区漏风汇,极易产生瓦斯积聚。因为在正常通风条件下,一源一汇的U形回采工作面在工作面进、回风巷的压差作用下,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,必然会造成上隅角瓦斯积聚。
相对空气而言,采空区内含瓦斯空气密度较小,产生“瓦斯风压”的自然上升力,必然使采空区内含高体积分数瓦斯的空气向上隅角运移,使上隅角成为采空区高体积分数瓦斯集中涌出的地点。这也是上隅角成为工作面采空区瓦斯集中涌出和局部积聚超限的重要原因之一。另外,上隅角处于涡流状态也是瓦斯积聚的一个主要原因:涡流运动使采空区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,形成上隅角局部瓦斯积聚。
2 防治上隅角瓦斯超限的技术方法
2.1 设置综采面上隅角挡风帘
如果综采工作面存在瓦斯超限问题时，为有效降低上隅角处的瓦斯浓度，可采取在此处设置挡风帘，从而把来自工作面的风流分为两道，使得上隅角处有风流通过。风障的材料可选取软质风筒布，要保证其长度在 10 m 以上。
2.2 增大回采工作面风量
综采面上隅角处容易聚集大量的瓦斯，要想有效降低此处瓦斯，就必须实现上隅角瓦斯聚集区域的风流有效流动，也必须加强工作面主风流的扩散作用。通过多年的现场实践，可知在综采面通风正常的条件下，仅保证速度一定的风流，无法实现该区域瓦斯浓度的有效降低。若采取增大综采面风量的措施，上隅角处的风对流则会变大，但若进一步增加风量，此处的负压就会随之变大，这使得采空区的风流速度变大，使得采空区较多的瓦斯涌入工作面。
如果采空区的漏风通道较多，漏风量会变大。因此，增大综采面风量，不但会增加工作面的瓦斯涌入量，还会造成以下不利影响：影响附近采掘工作面的通风情况，造成局部或整体通风的不稳定；增加工作面中的粉尘浓度，不利于工作人员作业。
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2.3 设置采空区风幛
由综采面上隅角处的瓦斯聚集原因可知，只有减少采空区的进风量，才能有效避免采空区涌出较多的瓦斯，从而降低上隅角处的瓦斯浓度。
在综采面靠近采空区位置，安装风障，以尽可能地避免更多空气进入采空区。特别是在综采面风流出口处，必须保证风障的严密性。
2.4 安设局部通风机
在综采面内，可采取安装局部通风机的措施，并通过风筒将风流引入上隅角处，从而使得上隅角处于正压区域，该区域的瓦斯浓度得以降低，并达到规定浓度，局部通风机必须随着煤炭的开采不断前移。这一措施的优点主要有：a) 综采面上隅角区域的瓦斯可以由风筒并通过主风流进入回风巷；b) 使得综采面上隅角处的风量相应增加，从而避免此处在较短时间里聚集大量的瓦斯；c) 由于风筒具有体积小等优点，所以，其无需占用较大的空间，从而不会对工作面正常生产造成影响；e) 若风机正常工作，这一措施具有较高的安全性。
2.5 设置移动式引射器
在工作面上隅角至回风道一段距离内设置移动式引射器，抽排上隅角积存的瓦斯，引射器的风压一般在0.8 MPa~1.0 MPa，风量最多可达 60 m3/min~80 m3/min。
2.6 提高尾巷质量 确保尾巷畅通无阻
工作面尾巷对治理上隅角瓦斯起到了重要作用。但在使用中存在 2 个问题：a) 为了保证在尾巷内不留有可燃材料，掘完尾巷后把木棚全部回掉，造成尾巷内局部冒顶，尾巷不畅通，阻碍了巷道的回风能力；b) 尾巷连通横贯没有掘到位，使得采空区冒落后不能很好地和尾巷贯通，同样也阻碍了尾巷的回风能力。为此采取了以下措施：a) 用锚杆支护来代替原有的尾巷支护方式；b) 规范横贯的数量设置、送巷长度，横贯必须送到回风巷靠工作面一侧。通过以上这两条措施，能有效地确保尾巷内回风不受到外界的阻力，取得了良好的效果，有效地将上隅角的瓦斯浓度降低到规范允许的范围内。实践证明，尾巷起了很大的作用。
3结束语
煤矿排放上隅角积聚瓦斯的实例表明,采用小型局部通风机和脉动风流技术,配合挡风帘、叠垒土袋墙等措施,可有效地解决上隅角瓦斯积聚问题,使工作面上隅角瓦斯体积分数保持在0.5%以下。加强采煤工作面上隅角瓦斯治理,加强对瓦斯的监测和管理,可以保证工作面的安全生产。
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论文作者:单君
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/28
标签：瓦斯论文; 工作面论文; 采空区论文; 面上论文; 风流论文; 风量论文; 局部论文; 《基层建设》2017年第36期论文;