采煤工作面隅角瓦斯治理技术研究

摘要：随着社会和经济的发展，我国人们生活水平有了显著提升，对资源的需求不断增加，推动了采煤行业的迅速发展。近些年，我国的煤矿瓦斯安全事件频发，随着逐年增大的矿井产量，瓦斯绝对涌出量也大幅提升，工作面隅角区域通风性差，温湿度较高，采空区和采面释放的瓦斯容易聚集到此处，区域内瓦斯浓度高，因此是工作面防治瓦斯的关键点。本文对采煤工作面上隅角瓦斯治理进行进行研究，提出治理隅角瓦斯治理措施。

关键词：采煤行业;隅角瓦斯;采煤工作面;瓦斯治理技术;治理措施

现阶段，煤矿不断扩大开采范围、加深开采深度，企业逐渐将生产重心转向深部煤层，因此增大了煤层瓦斯的赋存量，绝对和相对瓦斯涌出量也逐步上升。矿井治理瓦斯主要利用通风稀释法、抽放后通风稀释法和水喷雾后通风稀释法解决。分析煤矿工作面及瓦斯超限实际情况和特点，回采时随着工作面的前进，采动压力会影响采空区上覆岩层垮落、临近层、围岩和煤柱，采空区会涌入大量的瓦斯，导致隅角内瓦斯浓度超过限制【1】。作为采煤工作面采空区的漏风交汇点，隅角容易聚集瓦斯，如果不能有效处理，会存在较大的安全风险，因此采煤工作中隅角瓦斯治理是极为重要的。

一、采煤工作面隅角瓦斯積聚的主要原因

分析井下现场和其他综合情况，采煤工作面隅角位于采空区和煤壁一侧，因此风速较低，此处区域形成涡流状态，因此导致采空区的瓦斯不容易融入主风流中，因此会在隅角形成涡流区，这种情况下容易导致采煤面中的隅角瓦斯浓度超过限制。煤矿回采时大多使用U形或是Y形通风形式，进风巷和回风巷存在风流压差，在此作用下，位于工作面漏风交汇处的隅角是采空区瓦斯涌出必经的通道，因此容易导致瓦斯积聚。另外，从相对空气层面来看，采空区中空气因为含有瓦斯因此密度小，从而导致隅角成为涌出高浓度瓦斯的主要地点。结合理论和实际进行分析，隅角贴近采空区和媒壁一端，风流速度缓慢，局部呈现涡流状，导致采空区的瓦斯不容易纳入到主风流中，因此高浓度的瓦斯会在隅角周围进行循环，导致瓦斯会积聚在采煤工作面的隅角局部部位。如果工作面上出现滞后回柱、没有及时拆卸铁器等情况，除了存在涡流区域外，顶线附近还会存在微风区域，此处容易积聚采空区泄露的瓦斯，这也是隅角瓦斯超限容易发生的主要因素。

二、采煤工作面隅角瓦斯处理有效措施

（一）安置临时风幛

利用临时风幛，能够对隅角涡流状态进行有效改善，从而大大降低瓦斯浓度，能够使隅角风流路线发生改变，让隅角内进入新鲜的风流，从而改变原有的涡流状态，能够将瓦斯冲淡并稀释，避免隅角中出现过高浓度的瓦斯。矿用风幛一般为软质的筒布，会根据实际情况选择风筒的长度和宽度，通常长度超过10米。从实际应用情况来看，使用风幛后，隅角中的瓦斯浓度显著下降，但是现场存在风幛，回采工作较为不便利，会影响隅角处进行人员行走、运输物料、采煤、打柱或是翻柱等活动，因此风幛的风筒布特别容易被破坏，从而隅角的瓦斯会再次上高，导致隅角出的瓦斯浓度超过标准。这种忽高忽低的情况会给安全施工带来很大的影响，同时也会稻城工作面通风阻力增加，会降低工作面风量，导致风速变慢，引起工作面温度提升，瓦斯会表现为上升趋势，因此这种方法效果并不理想【2】。

（二）调整风量

如果工作面风量变大，就会导致隅角内工作面的主风流和聚集区的风流对流情况加剧，随着风量的增加，会导致负压增大，采空区内风流速度会加快，因此采空区内瓦斯和风流交换会增强，即便降低了隅角瓦斯浓度，但是风量太大会对正常的采煤工作造成影响。同时还会对井下的同分系统的稳定性造成影响，还会使采掘其他工作面的风量降低。同时风量过大会导致工作面中煤尘扬起，工作环境质量降低，会对施工人员造成一定影响。必须确保风速符合行业规定要求标准。

（三）采用瓦斯尾排巷

在采煤工作面回风巷和采空区建设一条专用排放瓦斯的尾排巷，分离工作面的风流，将其中一部分从工作面的上巷排出，另外的从尾排巷处理。在这个过程中，专用尾排巷会产生负压，合理利用负压就能将采空区的瓦斯流动路线改变，降低隅角瓦斯的涌出来那个，从而缓解了隅角瓦斯超限情况，实际操作时取得较好的效果。

（四）隅角喷雾法

工作面中还可以利用设置水喷雾装置降低区域内的瓦斯浓度，从而能够使瓦斯稀释、淡化，避免隅角中的瓦斯浓度超标。研究证明，瓦斯具有可溶于水的特性、易扩散的特性，因此在合理温度和气压条件下，100L的水中可以溶解瓦斯331L，因为比空气轻因此能够浮在空气上。利用通风使用的喷雾实施，将其设置在切顶线之外，将喷雾射程控制在1.5m到2.5m，同时要将截止阀门设置于喷雾水管外，并根据实际生产情况调节喷雾的射程，能够便于隅角附近开展各项作业。利用这种方法替代临时风幛，效果较好，同时具有成本低廉，安装、移动和使用方便等特点，还能降低隅角的温度，能够有效避免隅角发生瓦斯超限情况【3】。使工作面中的人员和各项操作更便利的开展。能够避免隅角位置摩擦铁器产生火花，减少瓦斯爆炸的发生几率。

（五）采取顶板抽放

顶板抽放也被成为高位瓦斯抽放，是利用顶板的缝隙进行抽放，实际操作中，在煤层顶板破坏裂隙内设置顶板高抽巷，顶板冒落后会破坏临近层面和围岩内的瓦斯平衡，将两个层面吸收的瓦斯通过裂隙流动到采空区内，再利用顶板高巷抽出瓦斯。也就是利用抽放泵的负压使采空区内的瓦斯流向发生变化，从而能够减少瓦斯涌入到隅角和回风流中，降低区域内的瓦斯浓度。在利用抽排泵站，将抽排管路和总排风管相连，从而显著改善了瓦斯超限问题。

结束语

采煤过程中工作面的瓦斯浓度对生产安全影响很大，需要了解瓦斯涌出的原因和瓦斯来源，根据实际情况选择合理的方法进行瓦斯治理，能够避免采空区瓦斯异常情况，使隅角内的瓦斯浓度达到合理范围，大大提高采煤生产的安全性。

参考文献：

[1]刘兰平. 采煤工作面回风隅角瓦斯治理技术应用研究[J]. 内蒙古煤炭经济， 2018（5）：121-122.

[2]陈秀田. 沙曲一矿4#煤“U”形通风综采工作面上隅角瓦斯治理关键技术研究[J]. 内蒙古煤炭经济， 2018， No.255（10）：113-114.

[3]王焕斌.综采工作面上隅角瓦斯治理技术研究[J]. 机电工程技术， 2017， 046（8）：233-234.

作者简介：曹璐，出生年月：198407 籍贯：河南省陕县 毕业院校：中国矿业大学 学历：本科 研究方向：瓦斯治理。