采煤工作面上隅角瓦斯管理

1、采煤工作面上隅角瓦斯管理一、采煤工作面的通風(fēng)方式    采煤工作面的通風(fēng)方法有： “U”型、“Z” 型、“Y” 型、“W” 型、“H” 型等多種，但我國絕大多數(shù)采煤工作面均采用“U”型通風(fēng)方式。    “U”型通風(fēng)條件下的采空區(qū)瓦斯流動場的規(guī)律：沿工作面推進方向，從工作面向采空區(qū)深部剖面看，采空區(qū)瓦斯呈現(xiàn)為一個拋物線狀，從進風(fēng)巷向回風(fēng)巷剖面看，采空區(qū)瓦斯呈現(xiàn)為一元一次方程直線狀（在上隅角處最大）。    在這種通風(fēng)方式下，進入工作面的風(fēng)流分為兩部分，一部分沿工作面流動；另一部分進入采空區(qū)，在采空區(qū)內(nèi)部沿一定的流線的方向流動，在工作面的

2、后半部分，進入采空區(qū)的風(fēng)流逐漸返回工作面。若工作面后方與鄰近煤層采空區(qū)或同一煤層未隔離的巷道相通，即采空區(qū)有漏風(fēng)通道，則此風(fēng)流會匯入工作面漏入采空區(qū)的風(fēng)流中而流向工作面。   進入采空區(qū)的風(fēng)流通過采空區(qū)，風(fēng)流帶出瓦斯，逐漸返回工作面，最后匯集于采面上隅角，所以，工作面上隅角為采空區(qū)瓦斯流入工作面的匯合處。   二、采面上隅角的風(fēng)流狀態(tài)是瓦斯超限的重要原因。采面上隅角靠近煤壁和采空區(qū)側(cè)，風(fēng)流速度很低，局部處于渦流狀態(tài)。這種渦流使采空區(qū)涌出的瓦斯難以進入到主風(fēng)流中，從而使高濃度瓦斯在上隅角附近循環(huán)運動而聚集在渦流區(qū)中，形成了上隅角的瓦斯超限。若工作面上隅角出

3、現(xiàn)滯后回柱，除上隅角存在的渦流區(qū)外，在靠近切頂排處會出現(xiàn)微風(fēng)區(qū)，采空區(qū)漏出的瓦斯在此處積聚，更容易形成上隅角的瓦斯超限。 三、采面上隅角處兩面壓差大小是瓦斯超限的一種原因    巷道風(fēng)流中任一斷面都具有靜壓、位壓、動壓，三種壓力之和是全壓，全壓差的大小決定著風(fēng)流的方向和速度，由于上隅角處兩面的靜壓和位壓是一樣的，風(fēng)流速度不一樣，采煤工作面的風(fēng)流到此轉(zhuǎn)彎，造成上隅角處風(fēng)流速度變慢，上隅角兩面的風(fēng)流速度差降低，此處風(fēng)流速度大大減少，在上隅角處出現(xiàn)無速度差，甚至風(fēng)流出現(xiàn)紊流。   四、防治上隅角瓦斯超限的方法    針對上隅角瓦斯

4、超限的情況，通常的防治方法有十種，即：1、設(shè)置上隅角臨時擋風(fēng)簾， 2、增大回采工作面風(fēng)量3、設(shè)置采空區(qū)風(fēng)幛， 4、安設(shè)專用抽排風(fēng)機，4、高位抽放瓦斯， 6、建立采煤工作面尾排系統(tǒng)，7、改變通風(fēng)方式等，現(xiàn)分別進行分析。   （1）設(shè)置采面上隅角擋風(fēng)簾    當(dāng)采煤工作面上隅角出現(xiàn)瓦斯超限時，在靠近采煤工作面上隅角處掛一擋風(fēng)簾，使之將工作面的風(fēng)流一分為二，利用風(fēng)簾引導(dǎo)較多的風(fēng)流流經(jīng)上隅角，以稀釋高濃度瓦斯。風(fēng)幛可采用軟質(zhì)風(fēng)筒布制作，長度一般不小于10m。這種方法主要是應(yīng)用在上隅角瓦斯不大的地點，并且只能作為臨時措施。這種方法實際上就是提高采面上隅角處兩面壓差

5、，解決上隅角處渦流的問題。   （2）增大回采工作面風(fēng)量    工作面風(fēng)流對上隅角渦流區(qū)積聚瓦斯的驅(qū)散，主要靠工作面風(fēng)流與上隅角瓦斯積聚區(qū)間的空氣的對流和主風(fēng)流的擴散作用。經(jīng)過長時間的現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)在工作面正常供風(fēng)的情況下，靠有限速度的風(fēng)流來驅(qū)散上隅角渦流積聚區(qū)的高濃度瓦斯是不可能的。工作面采用增大風(fēng)量的辦法，雖然可使上隅角積聚區(qū)風(fēng)流與工作面主風(fēng)流的對流作用加大，但是隨著風(fēng)量的提高，負(fù)壓增大，采空區(qū)的風(fēng)流速度加大，使采空區(qū)的瓦斯流線延深，加強了風(fēng)流與采空區(qū)內(nèi)的瓦斯的交換。若采空區(qū)內(nèi)存在其它漏風(fēng)通道，則會增大此漏風(fēng)量。總之，若增大采面風(fēng)量，會使風(fēng)流攜帶出的

6、瓦斯量增大，同時，風(fēng)量過大又有以下缺點：   a、造成鄰近采掘工作面的供風(fēng)量下降，影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定；  b、使采面風(fēng)流中的粉塵濃度增加，惡化工作面的工作環(huán)境，增大防塵工作的難度；    c、工作面風(fēng)量過大容易使巷道內(nèi)的風(fēng)速超過煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，影響礦井的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)。   （3）設(shè)置采空區(qū)風(fēng)幛    根據(jù)采面上隅角瓦斯超限的原因可知，若能減少進入采空區(qū)的風(fēng)量，則可減少采空區(qū)的瓦斯涌出量，使上隅角避免出現(xiàn)瓦斯超限。在工作面采空區(qū)一側(cè)，沿切頂排從工作面一出口到上隅角設(shè)置風(fēng)幛，這樣就可最大限度地減少進

7、入采空區(qū)的漏風(fēng)量。尤其是在工作面下出口處，由于風(fēng)流進入工作面時在此處直射采空區(qū)，所以應(yīng)保證此區(qū)段的風(fēng)幛封堵嚴(yán)密。   這種處理方法可從根本上減少采空區(qū)的瓦斯涌出量，但是由于風(fēng)幛位于采空區(qū)邊緣，采空區(qū)落下的矸石極易將風(fēng)幛破壞，造成風(fēng)幛漏風(fēng)增大；同時由于風(fēng)幛隨著工作面向前推進而逐漸前行，所以增大了工人的操作難度和工作量。 這種方法受多種條件的制約，使用效果不太理想。只有當(dāng)回采工作面上隅角積聚瓦斯涌出量不大（23m3/min）和      （4）安設(shè)專用抽排風(fēng)機   （4）抽出式通風(fēng)  使用抽出式無火

8、花風(fēng)機，上隅角瓦斯高濃度瓦斯經(jīng)吸風(fēng)器X進入硬質(zhì)風(fēng)筒Y，使排放瓦斯風(fēng)筒內(nèi)瓦斯?jié)舛炔怀蕖Ｍ咚節(jié)舛炔惶撸?以下）的情況下才能應(yīng)用。   （5）高位抽放瓦斯    布孔方式：在工作面回風(fēng)巷內(nèi)直接布置鉆場，從頂板開孔，往工作面上方裂隙帶打鉆孔，抽放上鄰近層及其附近煤線中的瓦斯。工作面推進方向反向布置鉆孔，鉆場間距15m，每個鉆場打3個鉆孔，利用工作面前方煤體保護鉆孔，工作面回采到位時撤出?；仫L(fēng)巷安抽放瓦斯管，抽采空區(qū)的瓦斯，在采煤工作面上隅角處形成一個負(fù)壓區(qū)，使采煤工作面上隅角處瓦斯向抽放管流動。    布孔參數(shù)：鉆孔設(shè)計依據(jù)兩個原則，一是

9、鉆孔的終孔層位位于裂隙帶上部界限，二是鉆孔進入卸壓區(qū)的層位位于冒落帶頂部、裂隙帶下部界限以上。    根據(jù)礦壓理論，煤層開采后其頂?shù)装鍘r層發(fā)生冒落移動，當(dāng)上覆巖層下沉穩(wěn)定后，上覆巖層采動裂隙區(qū)劃可分為“豎三帶”和“橫三區(qū)”，即采動區(qū)沿垂直方向由下往上劃分為冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶； 沿工作面推進方向在工作面風(fēng)巷和機巷區(qū)域分為煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)和重新壓實區(qū)。隨著工作面不斷向前推進，沿工作推進方向上的“橫三區(qū)”隨之交替向前移動。    頂板抽放口最佳位置：法距位于垂直煤層頂板向上825m、（1015m）（位于冒落帶頂部，裂隙帶下部），平距位于回風(fēng)巷內(nèi)錯

10、 830m（817m）。具體礦井，要根據(jù)其實際綜合確定。其中鉆孔的終孔位置，可以利用幾何知識，通過計算得到。    （6）建立采面尾排系統(tǒng)    沿工作面回風(fēng)巷（采空區(qū)）鋪一趟非金屬的管子，可以使用水泥體。該管子與回風(fēng)系統(tǒng)相連通（不是與采煤工作面的回風(fēng)巷），在采煤工作面上隅角處形成一個負(fù)壓區(qū)，使采煤工作面上隅角處瓦斯沿管子流向回風(fēng)流。  （7）改變通風(fēng)方式    我國煤礦的通風(fēng)方式大部分采用上行風(fēng)，由于采煤工作面涌出的瓦斯比空氣輕，其自然流動的方向和上行風(fēng)的方向一致，在正常風(fēng)速（大于0.5 0.8m/s）下,瓦斯可能出現(xiàn)分層

11、狀流動和局部的瓦斯積存，容易造成瓦斯上隅角積聚，下行風(fēng)的方向與瓦斯自然流動方向相反，二者易于混合且不易出現(xiàn)瓦斯層狀流動和局部積存的現(xiàn)象，能防止上隅角瓦斯積聚,但煤礦安全規(guī)程第一百一十五條規(guī)定，有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的采煤工作面不得采用下行通風(fēng)。所以在運用下行通風(fēng)時，必須慎重。    五、結(jié)論    經(jīng)過以上分析，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，一旦采面上隅角出現(xiàn)瓦斯超限，立即在采面上隅角掛風(fēng)簾、安擋風(fēng)幛；增大工作面的進風(fēng)量、調(diào)高工用面的壓差，檢查與該工作面相關(guān)的所有密閉是否漏風(fēng)，若漏風(fēng)及時進行封堵。上述方法不能解決問題，要盡快安設(shè)專用抽出式風(fēng)機進行抽排。    上述方法都是臨