浅谈高瓦斯矿井工作面上隅角瓦斯防治

张宜翔++王超群

摘 要：高瓦斯矿井工作面上隅角瓦斯治理，一直是煤矿企业一大难题。本文首先介绍了上隅角瓦斯涌出的特点，其次阐述了高瓦斯矿井工作面上隅角瓦斯超限聚集的原因，重点论述高瓦斯矿井工作面上隅角瓦斯的防治策略，为煤矿企业的安全生产提供重要的理论支持。

关键词：高瓦斯矿井；工作面；上隅角；瓦斯防治

1 上隅角瓦斯涌出特点

1.1 瓦斯涌出量大

高瓦斯综采工作面上隅角瓦斯涌出量大是一个普遍问题， 根据某矿几个工作面的测定， 最大为8.65 m3/min ， 占工作面瓦斯来源的50%左右。

1.2 瓦斯涌出波动性大

上隅角瓦斯来源于采空区， 有较充分的瓦斯供给源， 当采面上、下隅角管理得好， 措施得当， 可以大大减少采空区瓦斯向采面和回风流流动， 可以将上隅角瓦斯控制到最小的程度；而当措施不得当， 管理失控时则上隅角瓦斯涌出量大。

1.3 上隅角瓦斯涌出量大是工作面瓦斯超限的主要原因

上隅角瓦斯涌出量占采面瓦斯涌出量的50 %左右， 采面生产处于瓦斯超限临界状态， 采面回风时有瓦斯浓度超限。

2 高瓦斯矿井工作面上隅角瓦斯超限聚集的原因

针对高瓦斯矿井而言，工作面借助的通风形式是U型，顶板的控制借助全部垮落的方法。其瓦斯的来源是：

2.1 工作面的落煤以及地质构造

针对赋存具备相应制约作用的断层工作面来讲，在通过地质构造范围的工作面会导致局部区域增多瓦斯，并且大量的瓦斯会在工作面落煤的情况下由煤壁裂隙当中涌出，这也导致了上隅角瓦斯的超限。

2.2 临近采空区以及上覆煤层瓦斯的涌入

对高瓦斯矿井工作面的煤层进行采掘的时候，大部分的临近采空区剩余瓦斯和上覆煤层的瓦斯会向采空区与工作面涌入，这是上隅角瓦斯的主要来源，进而导致上隅角瓦斯的超限。

2.3 顶板的跨落

在分析场地经验基础上，在工作面出现周期性来压的情况下，采空区顶板会迅速地下沉，大面积垮落的顶板会压实采空区，进而大大地减小了采空区的间隙，这就会带出或者是挤出聚集在采空区上部浓度较高的瓦斯，以及在漏风通道到达工作面上隅角的影响下，会使上隅角瓦斯超限聚集。

2.4 采空区漏风到达上隅角的位置

针对工作面通风形式是U型的，瓦斯的流场有着相应的规律性。高瓦斯矿井工作面瓦斯流场的规律是，顺着工作面延伸的趋势，由工作面往采空区位置里面的剖面而言，采空区是抛物线的瓦斯流场，而由工作面进风巷往回风巷的剖面而言，采空区是直线的瓦斯流场，并且最大化地呈现在上隅角。处于U型通风系统的工作面风流能够划分成为两个组成部分，其中，一个部分是直接性地流过发展面，而另外一个部分是向采空区流入，然后再回至上隅角和工作面上部，进而导致瓦斯在上隅角超限。

3 高瓦斯矿井工作面上隅角瓦斯的防治策略

3.1 上下隅角的截堵策略

借助编织袋装灰渣和矸石等材料，在采面上、下隅角进行截堵，并且进行严实地充填，进而使上隅角瓦斯的涌出与采空区的漏风减少。事实表明，上下隅角堵截能够实现理想的成效。

3.2 同风巷道的增加策略

也就是借助一进两同，或者是一进多同的策略。

3.3 在高瓦斯矿井工作面采空区设置风障策略

通过上隅角瓦斯超限的原因能够明确，一部分的上隅角瓦斯是因为流向采空区的风量将采空区大部分的瓦斯带出。倘若可以使高瓦斯工作面采空区风量减小，那么就能够使采空区涌出的瓦斯含量减少，进而使上隅角瓦斯超限的次数减少。为了使采空区进风量减小，在高瓦斯工作面顺着切顶柱由工作面出口位置至隅角的位置进行风障的设置，且在工作面机尾和机头的顶柱处借助气囊随采空区的冒落实施及时地封堵，进而使采空区的漏风减少，便于工作面瓦斯的排放，避免聚集瓦斯。

借助这样的策略能够使因为到达采空区风流将大量瓦斯带出而导致上隅角瓦斯超限的情况有效地解决。然而，工作面是持续延伸的，以及采空区下落的矸石会使风障受到损坏，这导致难以有效地维护工作面风障。因为到达采空区的风量减小，所以大量浓度较高的瓦斯滞留在采空区。

3.4 高位钻孔抽放瓦斯策略

风巷往煤层顶板施工的钻孔就是所谓的高位钻孔。高位钻孔抽放瓦斯也被叫做顶板裂隙带抽放瓦斯，其关键意义是以工作面回采采动压力形成的顶板裂隙当作通道，进而对邻近层卸压瓦斯、上隅角位置顶聚集的瓦斯，以及高瓦斯矿井工作面煤壁卸压瓦斯等进行抽放。

结合所分析的各个回采工作面矿山压力的规律，在回采工作面的影响之下，其上覆岩层的移动与破坏，会使一个采动压力场形成于工作面四周，在垂直方向上，采动压力场和制约的区域会形成三个带，也就是沉降带（弯曲下沉带）、裂隙带、冒落带，并且，三个区也会在水平方向上形成，也就是从新压实区、离层区，以及煤壁支撑影响区。于是，形成于采动压力场的裂隙空间就成为了流动瓦斯的通道，借助抽放钻孔负压，使流动的瓦斯加快，也可以确保高位钻孔可以将瓦斯抽出，从而实现了理想的瓦斯抽放量。

超前抽放在一部分高位钻孔得以实现，也就是工作面距钻孔孔底还具备相应距离的情况下，就可以将浓度较高的瓦斯抽出，这证实，煤壁支撑影响范围之内的煤层顶板已经具备裂隙充当瓦斯的通道。而是由煤壁原始煤体释放的这一部分瓦斯，在工作面煤壁卸压受到采动的制约作用之下，瓦斯解吸形成，而解吸的瓦斯又借助煤壁裂隙向抽放钻孔流入，这是高位钻孔可以对浓度较高的瓦斯进行抽放的缘故。

4 结论

总之，高瓦斯矿井工作面上隅角瓦斯涌出量大是普遍存在的问题， 不仅是一个安全问题， 也是一个直接影响工作面产量和效益的问题。治理上隅角瓦斯只有依靠先进技术和严格管理两方面的结合， 才能有效。

参考文献：

[1]张永宏.高瓦斯工作面通风方式的选取[J].能源与节能，2015（03）.

[2]陈海良.回采工作面上隅角瓦斯超限的预防与处理[J].山东煤炭科技，2014（11）.

[3]曹有.U型通风综放工作面上隅角瓦斯治理技术[J].山东煤炭科技，2014（06）.

作者简介：张宜翔（1991-），男，本科， 助理工程师，2012年毕业于辽宁石油化工大学顺华能源学院安全工程专业，从事矿井通防工作。endprint