采煤工作面上隅角瓦斯综合治理实践探讨

摘 要：瓦斯治理是煤矿安全管理的一项重要内容，如何更好地治理瓦斯是提高采掘工作面单产单进的最基本的条件。文章介绍了我处B2107工作面的概况，并结合笔者自身多年工作实践，对工作面的U型通风系统和上隅角瓦斯综合治理作了粗浅的探讨。

关键词：采暖；管道安装；室内

采煤工作面瓦斯分布

煤层瓦斯含量随着煤层开采深度的增加而增大；同时回采工作面采煤机械化的实现，产生了大量高产高效工作面，瓦斯涌出量不断增加，一部分原来工作面瓦斯不大矿井，也出现了上隅角瓦斯积聚超限。一般而言，采煤工作面瓦斯来源有二，其一源自采空区，其二源自采煤工作面煤壁及采落的煤块。其中采空区的瓦斯，一种源自采空区残留煤体，一种源自受采动影响的临近煤层和围岩。对于采煤工作面而言，瓦斯浓度有这样的分布规律：沿工作面倾斜方向从进风到回风风流瓦斯浓度呈逐渐增加态势，在工作面上部增加梯度较大且增加速度较快；在工作面中下部增加梯度较小且增加速度慢；在垂直于煤壁的横断面上，瓦斯浓度变化规律为：从煤壁到采空区存在“高——低——高”的趋势（不同生产工艺时不同的断面上变化趋势不同）；一个显著的现象就是：工作面上隅角瓦斯浓度比工作面其它地点都要高，上隅角上部及煤壁瓦斯浓度为最高。

1 B2107工作面概况

B2107工作面地表位于黑梨峁、峰子疙哒之上，羊圈岩以东，风坪岭煤矿西南，盖山厚度290-393米。井下位于北一盘区左翼，南东与22112采空区相邻，北西与22116工作面采空区相邻，北东与北一轨道巷相接，南西尚未采掘。走向长1404-1416（m）、倾向宽156/75（m） 该工作面主采2+3号煤层，煤岩总厚度2.8-3.62米，平均厚3.22米。煤层整体呈背斜构造，倾角0-10°。工作面顶底板岩性情况：老顶为粉砂岩、直接顶为细纱岩、直接底为粉砂岩、老底为粉砂岩。

2 矿井“U”型通风系统

矿井通风是煤矿生产安全最重要的保障措施之一。在矿井生产过程中，为保证矿工的生产安全，保证井下人员充足的氧气供应和调节井下温湿度，就必须将地面空气源源不断的输送到矿井下所有的作业地点，同时排除有害有毒气体降低矿尘的浓度，创建一个适宜的工作环境。矿井通风的主要目的就是保证井下空气质量符合生产要求，通常以自然通风或者空气压缩机作为动力，将新鲜空气和气流输送到井下，在排除井下有毒有害气体的同时，也为井下各井巷和酮室分配符合矿井设计要求的合适风量。对于矿井通风系统而言，最关键的在于采煤工作面矿井通风系统的合理选择，不仅要充分考虑工作面和采空区瓦斯涌出情况、煤的自然发火、工作面温度等参数还要考虑到井下逃生路线等诸多因素。当前，采煤工作面常用的通风系统包括：U型通风系统、Z型通风系统、H型通风系统、Y型、W型及双Z型通风系统等。

B2107工作面采用的是“U”型通风系统。“U”型通风系统是一种最基本的通风系统，是指工作面通风系统只有一条进风巷道和一条回风巷道。其它的集中通风方式都是在此通风系统上的改善和改进。在国内使用较多的是U型后退式通风系统，它具有结构简单，管理方便的特点，巷道施工维修量小、工作面漏风小、风流稳定，缺点是上隅角瓦斯易超限，工作面进、回风巷要提前掘进，维护工作量大。而U型前进式通风系统的维护工作量小，不存在采掘工作面串联通风问题，在巷旁支护好、漏风不大时，有一定优越性。B2107工作面 “U”型通风系统采用B2107轨道巷进风，B2107胶带巷回风，并严格按照规程内容进行工作面风量分配：B2107胶带巷应配风量1300m3/min，实配风量1650m3/min。

3 上隅角瓦斯综合治理

对于U型通风系统来讲，在进风巷回风巷风流压差作用下，工作面风流有两种，一种直接从工作面流过，另一种则从工作面中下部流入采空区，经采空区后再回到工作面上部及上隅角，上隅角是采空区瓦斯集中涌出通道，工作面上隅角显而易见会产生瓦斯积聚。此外，采空区内空气密度大于含瓦斯的空气密度，在高差作用下可形成一种自然上浮的“瓦斯力”使得采空区中高浓度瓦斯向采煤工作面上隅角移动，增加了上隅角瓦斯涌出量。实践和研究表明，瓦斯积聚的另一个重要原因是采煤工作面的风流运动状态。在上隅角附近，由于主风流方向的改变和几何条件限制，风流呈涡流形式。靠近采空区边界，涡流的时均速度和脉动速度都等于零，但采空区向上隅角涌出大量高浓度瓦斯，形成瓦斯驱潜运移运动方式；在上隅角靠近煤壁侧，涡流的时均速度和脉动速度也都等于零，如不存在瓦斯源，在“瓦斯压力”作用出现附壁效应，但附壁厚度不大，其瓦斯运移方式以分之扩散为主；在涡流区内虽然时均速度和脉动速度都相对较大，但由于风流的涡流运动形式，含瓦斯风流处于不断旋转之中，难以进入主风流中，使瓦斯在上隅角和回风巷口循环运动积聚在涡流区中，形成上隅角瓦斯积聚。

3.1 工作面回采初期回风上隅角瓦斯治理

B2107工作面回采初期由于回风上隅角顶板垮落不好，回风上隅角瓦斯浓度最大为1.3%。针对这种情况，采取了积极的应对措施。一是增加B2107工作面配风量，工作面配风量从1120m3/min增加至1672m3/min。第二，在B2107工作面回风上隅角增加一趟抽采管路，其中一趟抽采空区内的瓦斯，另一趟延伸进回风上隅角，对回风上隅角进行埋管抽采。第三，由瓦斯员在4#支架至刮板运输机头挂一块长为6米的大风幛，使之将工作面的风流一分为二，利用风幛引导较多的风流流经上隅角，以稀释高浓度瓦斯。此外，综采队对轨道巷、胶带巷的顶板上的大、小托片拆除，强制放顶，使工作面隅角处得顶板尽快垮落，减少采空区的瓦斯向回风上隅角涌出。综采队还要严格控制采煤机割煤速度，不超过0.7m/min，均衡组织生产，严格执行“瓦斯达到临界值就停产处理”的制度。

3.2 采用木板隔离墙封闭回风上隅角利用埋管抽放技术

采用木板隔离墙封闭工作面回风上隅角利用埋管抽放后，工作面回风上隅角的瓦斯得到有效的综合治理，取得了良好的效果，（工作面风排瓦斯量由10.55m3/min降至5.52m3/min，回风上隅角空间内瓦斯浓度由1.3%左右降到了0.8%左右）；同时解放了综采工作面的生产能力，矿井通风能力得到了总体提升，取得了良好的经济效益和安全效益。木板隔离墙具体施工方法：第一，综采队提前将通往采空区的抽采管路拆至回风上隅角，抽采管路拆除采用箭式布置，抽采不同区域内的瓦斯。第二，木板隔离墙与煤帮夹角为110°-130°。第三，木板墙施工完毕后，用快速密闭材料在墙面喷涂保证墙体严密不漏风。另外，用风筒布将支架与隔离墙的缝隙堵严。

参考文献

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作者简介：郝俊忠（1983，10-），男，就职于西山煤电屯兰矿通风区，助理工程师。