U型通风工作面采空区瓦斯涌出及其治理分析

李美晨

摘 要： U型通风工作面采空区瓦斯涌出是导致工作面有风流瓦斯浓度超标，以及对工作面安全生产产生影响的关键性原因，特别是高瓦斯以及煤与瓦斯突出煤层当中的高档普采、综采工作面，采空区当中含有的瓦斯含量会非常大，并且涌出量占工作面瓦斯涌出量总体的50%左右。所以怎样将采空区瓦斯涌出进行控制，是将安全生产进行提升的关键性要素。

关键词： U型通风工作面;采空区瓦斯涌出;治理

【中图分类号】TD712.52     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）23-0135-01

在U型通风工作面当中，如果采空区并没有其他的漏风出口，工作面的状态便是一源一汇流动，其风流会依着工作面进行流动，并有一部分在采空区当中进入，依照流线方向进行流动，之后在采空区内有瓦斯积存通过扩散的方式，质量交换于工作面风流。最后，在工作面的上部区域涌出，这样采空区的瓦斯浓度分布走向，在靠近采空区的区域内，浓度会非常高，构建了采空区上隅角瓦斯积聚区。

1 U型通风工作面风流流动与采空区瓦斯涌出

为了对U型通风方式工作面风流流动以及瓦斯浓度分布之间存在的关系进一步分析和考量，本文针对某煤业集团综采工作面为例进行分析，充分考察工作面的风量、瓦斯浓度、涌出量等等。通过分析可以发现，沿工作面发生倾斜的方向，逐步减少了有效风量率。具体来说便是减少了工作面存在的风量，使得采空区增大了漏风量，最大数值在工作面中部部位。之后，增大工作面的风量，有些之前便落入采空区当中的风量，在经过清洗采空区后，又回到工作面当中，以至于增大了工作面的风量。而瓦斯涌出量以及浓度，也沿着工作面的方向有相应的提升，最大处为回风巷端位置。同时，通过比较分析，可以看出，针对通风工作面，在增大进风量过程中，可有效降低有效风量率，增大采空区存在的漏风量。其中，也加大了瓦斯涌出量，因此将工作面进风量随意增加，对于瓦斯的排放，并不会起到非常理想的效果[1]。

为在距离工作面进风30m、85m、155m处，观察到的瓦斯浓度变化。其中，在230m断面处以及85m断面处，靠近煤壁的瓦斯浓度为最高，接近采空区的区域瓦斯浓度为最低，这也充分表明，这时工作面存在的风流状态属于向采空区内漏风。工作面当中的风流内部瓦斯大部分来源于采落煤以及煤壁，在距离进风巷155m处，也就是与回风端向靠近处，最高浓度在接近采空区域处。采空区当中的漏风流向工作面涌出，会使采空区内部瓦斯开始涌出工作面，这时工作面当中的风流瓦斯，既来源于采落煤以及煤壁，还有很多来源于采空区，并且越接近上隅角的区域，占据的采空区涌出瓦斯比例越大。

采空区瓦斯大量涌出，与采空区的具体漏风量以及工作面风量有着紧密的联系，为了对其中存在的关系特征进行考量，在回风巷以及距进风巷85m处，开展工作面测定作业。其中，通过分析可以得出，调低进风量之后，瓦斯涌出量开始下降。但是回风流当中存在的瓦斯浓度，有一定程度的提升，幅度较小。这便说明，对于风量的调节，将瓦斯涌出量进行减少是一种可行措施。

在距离距进风巷85m处，对风量变化进行测量之后，分析与瓦斯涌出量浓度、采空区漏风量之间的关系，通过分析可以明显得出，降低进风量之后，采空区漏风量Q1以及绝对瓦斯涌出量有下降的趋势，且十分迅速，但却使工作面风流当中存在的瓦斯浓度有一定程度的上升。这也有效表明，对工作面进风量的调节，能够对采空区漏风以及存在的瓦斯涌出量进行有效控制。但是工作面风流当中存在的瓦斯浓度有一定程度的提升，是因为进风量降低导致的，有益于减少采空区漏风和瓦斯量。针对煤壁瓦斯涌出以及采煤落当中的瓦斯涌出，并没有产生相应的作用。因为采空区瓦斯涌出占据的比例非常大，大概为50%，所以对于风量调解法的使用，会产生一定的作用，但为了将回流当中存在的瓦斯浓度降低，还需要对其他措施进行使用[2]。

2 U型通风工作面采空区瓦斯治理措施

结合相应的分析，本次实验借助前进式预埋管法增加漏风汇的措施，可对采空区有大量瓦斯涌入工作面的情况进行规避，以免风流当中出现瓦斯浓度超标问题。将抽放竖管有效布置在抽放点，最前台的竖管与工作面切顶线之间的距离，要超过30m。抽放管，简单来说便是一种铁管，本次应用的铁管参数为Φ101毫m。安装过程中要使其保持竖直，底座通过三通相连于抽放管。管竖直长度，要把控在1.0m～1.2m的范围内，顶端的封闭须借助盖盘，在距离顶端距离0.4m处，将12个左右的Φ8～10mm的小孔均匀钻取，之后应用纱窗布将其包裹，在采空区当中放入。之后结合瓦斯的性质，因为轻于空气，有上浮的特征，所以應用的竖管要尽可能长一些，可以将最后的抽风效果提升[3]。

在没有进行抽放之前，在回风巷内部设置的瓦斯探头，在该工作面中对于瓦斯浓度的测量为1.7%，对其进行一段时间的抽放之后，瓦斯浓度有明显的降低，达到了1.2%，这便有效说明采空区上隅角向工作面涌出的瓦斯量，有很大程度的减少。为了使综采面采空区上隅角当中存在的瓦斯涌出量有更多的减少，再上隅角对抽放管路进行直接布置，能够将这一区域的瓦斯抽放量加大。通过该项方式的有效实施，回风巷当中探头对于瓦斯浓度的测量结果为浓度不足1%，需求基本相符。

3 结语

总之，本次实验次最终的结果表明，应用前进式预埋管法，针对采空区上隅角瓦斯进行抽放的效果非常突出，利用抽放使得采空区上隅角瓦斯流量有明显改变，向工作面涌出有大幅度减少，甚至停止涌出，并使采空区瓦斯涌出量降低，使得矿井生产更具安全性，对效益也有了更大的保障。

参考文献

[1] 谢明慧.U型通风工作面上隅角瓦斯涌出规律分析及综合治理研究应用[J].工程技术（文摘版）：00274-00274.

[2] 张鸿斌.U型通风系统上隅角埋管抽放治理采空区瓦斯技术[J].煤矿现代化，2014，000（005）：44-45.

[3] 李伟，刘彦青，张浪，等.并列双U型通风方式采空区瓦斯贮藏与运移规律研究[J].中国矿业，2016，25（010）：101-106.