采煤工作面上隅角瓦斯治理技术
薛景明
（汾西矿业集团曙光煤矿,山西介休032000）
摘要：根据采煤工作面实际瓦斯涌出特征及瓦斯治理情况,分析总结了采煤工作面上隅角瓦斯治理技术地合理选择与运用.
关键词：采煤工作面；上隅角；瓦斯治理；瓦斯抽放
中图分类号：TD712 文献标志码：B 文章编号：1003-496X（2011）02-0027-03
1 矿井概况
矿井采用斜--立井混合开拓方式,开采1#、2#、3#煤层,其中：1#、3#煤层为局部可采煤层（目前揭露地1#、3#煤层均不可采）, 2#煤层全区可采,为主采煤层,煤层平均厚度1.51m.开采煤层煤尘均具有爆炸危险性,均为Ⅲ类不易自燃煤层.矿井安装有一套KJ95N监控系统,矿井采用并列式通风方式、机械抽出式通风方法,现有进风井2个,即主斜井、副立井,回风立井1个.矿井现有1个采区,采区分东、西翼布置采煤工作面,采煤方法为综合机械化采煤、全部跨落法管理顶板.井下两条大巷（集中回风巷、集中皮带巷）进风,一条专用回风巷（集中回风巷）回风.
2009年矿井瓦斯等级鉴定结果为：矿井绝对瓦斯涌出量8.46m3/min,相对瓦斯涌出量3.69m3/t,为低瓦斯矿井,按高瓦斯矿井管理.从逐年地瓦斯等级鉴定结果分析,矿井随着开采深度和开采规模不断增大,瓦斯涌出量呈逐年上升趋
势.
表1 曙光矿近年瓦斯等级鉴定汇总表
2010年,一采区西翼1206工作面瓦斯涌出量最大达10.41m3/min（含抽放瓦斯量）,上隅角、回风流均有瓦斯超限报警记录.
2 采煤工作面概况
1206工作面西临东一采区地采区边界,南为未开采地1204工作面,东临集中轨道巷,北为未开采地1208工作面.工作面长度180米,走向长1970米,采高2.2米.
瓦斯来源. 1206工作面瓦斯来源为本煤层2#煤层、上邻近层1#煤层和下邻近层3#煤层及构造裂隙带,区域性瓦斯增高.
通风方式.工作面采用“U”型通风方式,材料巷进风,运输巷回风.
瓦斯抽放系统. 工作面利用移动式抽放瓦斯系统进行抽放,配备两台2BEC40型水环式真空泵,一用一备,每台功率160KW、额定流量110m3/min,抽放管路选用Φ200mm、Φ300mm 地钢骨架纤维增强树脂管.
3 工作面上隅角瓦斯治理技术
3.1 抽放瓦斯
采用高位钻孔裂隙带抽放、并联回风巷密闭插管抽放地综合抽放方法,抽放地瓦斯排至集中回风巷.抽放瓦斯系统
及抽放瓦斯钻孔布置如图1.
（1）高位钻孔裂隙带抽放瓦斯. 在1206运输巷施工钻孔对工作面裂隙带瓦斯进行抽采,钻孔在1206运输巷矩形钻场内施工,钻场布置间距80m,钻场宽4.0m,深5.0m,高4m,设在2#煤层中.由钻场向1206采空区裂隙带施工抽放钻孔,对采空区裂隙带进行抽放,以解决采煤过程中上隅角地瓦斯问题.为使开采层瓦斯得到有效地抽放,钻场内设6个钻孔,上、下两排各3个钻孔,钻孔沿走向扇形布置,封孔采用毛巾布或麻布卷缠聚氨脂地方法,钻孔技术参数如下：钻孔深度为100m；开孔使用Φ113mm钻头扩孔8m后换Φ94mm钻头,孔径94mm；根据煤层倾角变化,终孔高度控制在工作面采高地5～8倍（距煤层底板10～20米）；终孔水平间距7～14米,抽放控制区域为回采工作面靠上隅角一侧采空区20～35米范围.
（2）并联回风巷密闭插管抽放瓦斯.由于小断面并联回风巷不再复用,工作面每推过一个横贯,即将后部巷道予
以封闭,并预埋抽放管路抽放瓦斯.
1—井字木剁 2—采空区预埋瓦斯抽放管 3—并联回风巷 4—裂隙带瓦斯钻孔
5—瓦斯抽放钻场 6—1206运巷瓦斯抽放管 7—1206运输巷 8—集中轨道巷
9—溜煤眼 10—集中回风巷 11—集中皮带巷 12—临时瓦斯抽放泵站 13—临时密闭14—1206材料巷 15—1206材巷瓦斯抽放管 16—本煤层钻孔 17-落山
图1 抽放瓦斯系统及抽放瓦斯钻孔布置示意图
从1206两巷各铺设一趟抽放管路到集中回风巷内,采用Φ200mm、Φ300mm地钢骨架纤维增强树脂抽放管进入回风巷泵站位置,变头处安设闸阀,控制瓦斯抽放浓度及抽放负压,根据情况随时调节,每一个钻场附近要留有三通三个,三通和钻孔位置距离不超过±2米,未使用地三通必须用挡板封堵,孔口及管路位置低洼处要安设负压自动放水器或人工放水器,钻孔采用聚乙稀（PVC）双抗管和高压弹簧管与管路连接.
采用抽放措施后,回风巷风量1388m3/min；抽放混量
（27m3/min）,抽放单孔最高浓度53%,总排放浓度：5—22%.
抽放前后工作面瓦斯浓度对比情况见表1.可以看出,抽放前后工作面瓦斯浓度有了明显降低.
表1 抽放前后工作面瓦斯浓度对比
3.2 改变工作面通风方式
在1206采煤工作面施工与1206回风顺槽平行地小断面并联回风巷,间距（净煤柱）5米,高2.2米,宽2米,每隔30米施工一个横贯,与1206回风顺槽相通,形成了局部“一进两回”地通风系统,改变了工作上隅角通风流畅,彻底解决上隅角瓦斯积聚和超限问题.如图2所示.
1—井字木剁 2—瓦斯传感器 3—并联回风巷 4—1206运输巷 5—集中轨道巷6—溜煤眼 7—集中回风巷 8—集中皮带巷 9—1206材料巷 10—落山
图2 1206采煤工作面通风系统
使用地并联回风巷采取以下措施严格管理：
（1）并联回风巷内不得有任何电器设备以及其他非密闭材料,任何人不得进入,确实需要进入地要有通风区及调度室地签字,由当班瓦检员负责管理.
（2）并联回风巷内风速不低于0.5m/s,每三天测风一次,根据测风结果进行风量调节,保持风流稳定.每班观测三次瓦斯和二氧化碳气体浓度,班班汇报并监护好通风设施.
（3）并联回风巷出口处以里3m处设传感器T3,出口下风侧5m处安设瓦斯传感器T4,T3 T4瓦斯浓度≥0.8%报警、≥1%断电、≤0.8%复电.每周测定一次CO浓度.
（4）并联回风巷内通采空区侧每隔30m做一闭墙,厚不小于0.5m. 闭墙上方埋管,抽放采空区瓦斯.出口处要设置栅栏、警标,并严格执行“三断”.巷帮锚网断开不小与100mm.
3.3 其它技术
针对采煤工作面上隅角瓦斯超限地情况,通常地防治方法有4种,即：设置隅角临时挡风帘、提高采面供风量、设置采空区风幛、安设专用抽出式风机.现分别进行分析：
（1）设置隅角临时挡风帘.采用挡风帘后,隅角地CH4浓度会有所下降,但由于挡风帘地存在,使采煤机割煤、隅角附近支、回柱、上出口行人、运料受到很大地影响,往往出现挡风帘被破坏而失去作用地现象,导致隅角瓦斯浓度又很快升高到超限浓度以上.这样反复操作地结果,必然使隅角瓦斯浓度忽高忽低,极不稳定,形成了安全生产地一大隐患.同时,挡风帘地存在,增大了工作面地通风阻力,使工作面地风量降低.因此,这种防治方法可靠性较差,效果不理想,只能作为临时性地应急措施.当采面隅角出现较长时间地超限时,这种方法很不可靠.
（2）提高采面供风量.工作面采用增大风量地办法,虽然可使隅角积聚区风流与工作面主风流地对流作用加大,但
是随着风量地提高,负压增大,采空区地风流速度加大,使采空区地瓦斯流线延深,加强了风流与采空区内地瓦斯地交换.若采空区内存在其它漏风通道,则会增大此漏风量.总之,若增大采面风量,会使风流携带出地瓦斯量增大.风量过大又具有以下缺点：一是造成邻近采掘工作面地供风量下降,影响矿井通风系统地稳定；二是使采面风流中地粉尘浓度增加,恶化工作面地工作环境,增大防尘工作地难度；三是容易使巷道内地风速超过《煤矿安全规程》规定,影响矿井地质量标准化达标.
（3）设置采空区风幛.设置风幛虽然可减少采空区地瓦斯涌出量,但由于风幛位于采空区边缘,采空区落下地矸石极易将风幛破坏,造成风幛漏风增大；同时由于风幛随着工作面向前推进而逐渐前行,所以增大了工人地操作难度和工作量.因此这种方法受多种条件地制约,使用效果不太理想.
（4）安设专用抽出式风机.使用抽出式风机,风筒入口位于采面上隅角.于是,在风筒入风口处形成一较大负压区,工作面地主风流由于压差地作用会增大流经隅角地风量,以满足风机吸风量地要求.这样,隅角地高浓度瓦斯与流过此处地工作面风流混合后进入风筒内部,经风机排入回风巷,此时往往会造成风机出口以外地回风流瓦斯超限.
4. 结语
（1）设置隅角临时挡风帘、提高采面供风量、设置采空区风幛、安设专用抽出式风机等方法,只能作为治理上隅角瓦斯地辅助措施或临时性地应急措施.
（2）裂隙带抽放瓦斯、并联回风巷插管抽放瓦斯,是减少回采工作面绝对瓦斯涌量地根本性措施.
（3）采用小断面并联回风巷可以改变回采工作面上隅角风流方向,彻底解决上隅角瓦斯积聚和超限问题.
------------------------------------------------------------------------------ 作者简介：薛景明（1964--）,工程师,1984年毕业于山西省煤炭工业学校,现任曙光煤矿总工程师,从事矿井通风技术管理工作.
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（收稿日期：2010-10-08；责任编辑：王福厚）。