摘要：本文详细分析了“U”型通风采煤工作面上隅角瓦斯积聚超限的原因及其规律，并有针对性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有一定参考价值。
关键词“u”形通风系统；采煤；上隅角；瓦斯治理技术
一、“U"型通风采煤工作面瓦斯来源及其浓
度分布规律采煤工作面瓦斯来源有两个方面，一是来自采煤工作面煤壁及采落的煤块，即开采煤层的瓦斯；二是来自采空区。其中采空区瓦斯也来自两个方面，一是来自采空区残留煤体，二是来自受采动影响的临近煤层和围岩,主要是开采煤层上部煤层。采煤工作面瓦斯分布规律是：从进风到回风风流瓦斯浓度逐渐增加，在进风侧到工作面中部增加梯度较小，在工作面中部到回风侧增加梯度较大。工作面上隅角瓦斯浓度高于工作面其他地点。
二、“U”型通风系统采煤工作面瓦斯超限的原因
2.1采煤工作面上隅角是采空区风流的汇合处
在“U”型通风系统的工作面中，在进、回风巷风流压差作用下，进入工作面的风流分为2部分，一部分直接从工作面流过，另一部分流入采空区，在采空区内部沿一定的流线方向流动，在工作面的后半部分，进入采空区的风流通过在采空区内的气流交换过程，逐渐返回工作面，最后汇集于采煤工作面上隅角，所以工作面上隅角为采空区瓦斯流入工作面的汇合处。这样必然造成工作面上隅角瓦斯积聚。另外，瓦斯的密度较空气密度要低，当存在高差时能产生一种向上的力，必然使采空区和采面中的瓦斯向采煤工作面上隅角运移，增加了上隅角瓦斯的集聚量。
2.2采煤工作面上隅角的风流状态是瓦斯超限的重要原因
通过理论分析和现场观察采煤工作面的风流运动状态也是瓦斯积聚的一个重要原因。采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空区附近，风流速度很低，处于涡流形式。由于采空区内有瓦斯源，在“瓦斯压力”作用下，瓦斯运移到上隅角后，但由于风速低，含瓦斯风流只能在涡流区处于旋转状态，无法将采空区涌出的瓦斯带入主风流，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内，形成了上隅角的瓦斯积聚、超限。若工作面上隅角出现滞后支架，除上隅角存在的涡流区外，在靠近切顶线处也会出现微风区，采空区漏出的瓦斯在此处积聚，更容易形成上隅角的瓦斯积聚、超限。
三、“U”型通风采煤工作面上隅角瓦斯治理对策
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人非采煤区的风量，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。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安装导风帘
安装导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。导风帘的作用是当采煤工作面瓦斯浓度较高时，在上隅角下侧斜向安装导风帘，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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆导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，但是安装导风帘，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，所以导风帘很容易受到损坏而失去其引导风流的作用，所以，一道导风帘的安装不足以保证引导风流，必须要设置两道导风帘，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导风帘时，拉开第一道导风帘，第二道导风帘保持关闭状态；当采煤机需要通过第二道导风帘时，先关闭第一道导风帘，然后再拉开第二道导风帘，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圈。
3.3加强上隅角处瓦斯的排放功能
在采煤工作面上隅角附近风流汇集的位置架设一台骨架风筒(直径一般选用800mm或600mm)，将骨架风筒的进风口插到上隅角封堵墙的顶部位置，由于采煤工作面上隅角处的压力要大于排放通道的压力，所以在骨架风筒的连接下，上隅角瓦斯的排放就会从上隅角经由骨架风筒最后达到总的排放通道，排出上隅角外。同时在骨架风筒的进风口要设置风量控制装置，而且要安装瓦斯浓度检测装置，当检测到瓦斯浓度达到警戒值时，自动开启进风口，并调节风量，使上隅角的瓦斯浓度维持在安全范围内问。如果没有安装风量调节装置，也可以手动调节风筒使其穿过风门，增加风筒两边的气压差，从而加快瓦斯的排放，降低上隅角瓦斯浓度。这样处理有以下几个优点：a)采煤工作面上隅角处的瓦斯能够直接经由骨架风筒到达总排放管道；b)骨架风筒规格比较小，所以不需要占用太大空间，减小了施工难度，降低了骨架风筒施工对于整个采煤工作面的影响；c)骨架风筒是自动运行，不需要提供额外的动力，不需要燃油也不需要电力，有效提高了采煤工作的安全性。
3.4必要时可采取抽放方式
上隅角瓦斯的抽放方式有许多种，这里就简单介绍几种常用的方法。
3.4.1管路抽放法
管路抽放法是指在工作面回风处的支护外侧设置抽风管路，再连接到骨架风筒，骨架风筒另一端连接到封堵墙，再通过地下瓦斯抽放泵抽取上隅角的瓦斯，使其浓度降低。
3.4.2采空区管道埋设抽放法
采空区管道埋设抽放法指的是在抽放管路的末尾焊接一个“J”型管，在上面打上一些孔，在回风处设置一个 “T”型管相连接，然后保护起来，在工作面推过以后开启抽放，当工作面推进到一定程度需要埋设新管路，如此循环。这种抽放方式比较适合采空区顶板垮落不及时，上隅角处老塘空间较大的。
3.4.3高位尾巷抽放法
在采煤工作面回风处的外错顶板瓦斯巷预埋管路，然后密封严实，当工作面推过后开启抽放。每间隔4Om左右就设置一个高位尾巷，循环抽放。这种抽放方式适合煤层较厚的综合抽放工作面，当然一般的采煤工作面也可以使用，但要提高一些成本。
3.4.4外错位瓦斯抽放法
在回顺外部大约15m的距离且与回顺方向平行的位置设置一条瓦斯抽放管道，并且每隔40m左右就挖掘一条与之相关的联络巷。在工作面推送到联络巷之前应先关闭联络巷，预设抽放管路。当工作面推过后，才开启抽放。
3.4.5顶板高位钻孔抽放法
在采煤工作面回风顺槽每间隔一定距离掘进一个钻场，在钻场内项工作面方向打顶板钻孔。钻孔的终孔位置在采煤工作面的煤层上方，冒落带上部裂隙带下部，沿煤层倾角呈扇形布置。钻孔的压茬距离和钻场间距根据抽放效果进行确定。这种方法由于可以直接抽采空区上部的瓦斯，抽放浓度高，而且在上隅角处形成负压使采空区内风流不向外涌出，抽放流量大时甚至可以使上隅角风流向采空区流动，可以有效地控制上隅角出的瓦斯浓度。该方法较其它抽放方法要节省大量的资金，并且有较好的效果。
结束语：
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。
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论文作者:赵红飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
标签：瓦斯论文; 工作面论文; 采空区论文; 面上论文; 浓度论文; 工作论文; 风流论文; 《防护工程》2018年第23期论文;