萬(wàn)明亮

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司東曲礦，山西 古交 030200)

西山煤電(集團(tuán))公司東曲礦是高瓦斯礦井，隨著開(kāi)采深度的加大和礦井開(kāi)采水平的不斷延伸和開(kāi)采強(qiáng)度的不斷增加，瓦斯將成為制約礦井高產(chǎn)高效的主要因素。特別是2009年屯蘭礦“2．22”事故發(fā)生后，深刻體會(huì)到“瓦斯不治、礦無(wú)寧日”，提出3年瓦斯徹底整治規(guī)劃。根據(jù)3年瓦斯徹底整治規(guī)劃，必須把礦井采煤工作面“三進(jìn)一回”和“二進(jìn)一回”通風(fēng)系統(tǒng)全部改造成“U”型通風(fēng)系統(tǒng)。眾所周知，“U”型通風(fēng)系統(tǒng)容易造成上隅角附近瓦斯超限。在生產(chǎn)過(guò)程中，三采區(qū)14307工作面絕對(duì)瓦斯涌出量?jī)H2．75 m3/min，但上隅角瓦斯?jié)舛茸畲髸r(shí)達(dá)0．76%，而回風(fēng)流僅0．1%。因此，針對(duì)上隅角瓦斯積聚的原因，采取行之有效的上隅角瓦斯治理方法，杜絕上隅角瓦斯超限是必須面對(duì)的課題之一。

1 上隅角瓦斯產(chǎn)生的原因

“U”型通風(fēng)的回采工作面，上隅角是工作面切頂線(xiàn)與風(fēng)巷煤壁上幫交匯處。正常通風(fēng)條件下，在工作面進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷的風(fēng)流壓差作用下，上隅角作為工作面的漏風(fēng)匯合處，是采空區(qū)瓦斯涌出的必經(jīng)之道，易造成上隅角瓦斯積聚。另外，相對(duì)于空氣來(lái)說(shuō)，采空區(qū)內(nèi)含瓦斯空氣的密度較小，從而產(chǎn)生“瓦斯風(fēng)壓”的自然上升力，必然使采空區(qū)內(nèi)含高濃度瓦斯的空氣向上隅角運(yùn)移，使上隅角成為采空區(qū)高濃度瓦斯集中涌出的地點(diǎn)。這也是上隅角成為工作面采空區(qū)瓦斯集中涌出和局部積聚頻繁超限的重要原因。

2 上隅角瓦斯治理方法

上隅角瓦斯治理基本上有兩類(lèi)方法，一類(lèi)是把風(fēng)流引向采面上隅角，主要有風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)，利用瓦斯稀釋器;另一類(lèi)就是以降低采空區(qū)瓦斯為目的，或風(fēng)排，或抽采，主要是增大回采工作面風(fēng)量、上隅角瓦斯抽采、設(shè)置采空區(qū)風(fēng)幛、利用頂板走向鉆孔、高抽巷等。

1)風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)稀釋上隅角瓦斯。風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)稀釋上隅角瓦斯是最早使用的一種簡(jiǎn)便方法，是用一塊大小適當(dāng)?shù)娘L(fēng)筒布在上隅角上風(fēng)側(cè)(排尾架間)遮擋采面風(fēng)流，使其改變流動(dòng)方向，將風(fēng)引至上隅角，吹散稀釋上隅角積聚的瓦斯。

2)增大回采工作面風(fēng)量。工作面風(fēng)流對(duì)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(duì)流和主風(fēng)流的擴(kuò)散作用。根據(jù)工作面涌出量，在風(fēng)速不超、防塵效果好的情況下，增大工作面配風(fēng)量。

3)采煤工作面上隅角抽采。沿回風(fēng)順槽距巷道底板1．8 m，采用M16 mm的花籃螺絲加專(zhuān)用管卡的方式將D315 mm的抽采管路吊掛在巷道的左幫(靠近煤柱一側(cè))。當(dāng)管路安裝到距工作面50 m的位置，采用3根d80 mm的抽放軟管連接到已固定在液壓支架的管路上(鏤空立管和部分管路提前固定在液壓支架側(cè)護(hù)板，此聯(lián)接為活聯(lián)接，可以使立管在上隅角和采空區(qū)間活動(dòng))。隨著工作面回采移挪支架抽采，保證了上隅角抽采的穩(wěn)定，同時(shí)便于拆除D315 mm抽采管路。

4)利用瓦斯稀釋器處理上隅角瓦斯。在采煤工作面上風(fēng)口，按瓦斯稀釋器出風(fēng)口距回風(fēng)巷上煤幫煤壁2．0～2．5 m，切頂線(xiàn) 1．5 ～2．0 m、頂板 0．8 ～1．0 m，與工作面夾角45°，仰角5°，吊掛瓦斯稀釋器，對(duì)準(zhǔn)上隅角瓦斯積聚地點(diǎn)。見(jiàn)圖1。

圖1 瓦斯稀釋器吹散采面上隅角瓦斯

5)根據(jù)采面上隅角瓦斯超限的原因可知，若能減少進(jìn)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(jìn)入采空區(qū)的漏風(fēng)量。尤其是在工作面出口處，由于風(fēng)流進(jìn)入工作面時(shí)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?？梢?jiàn)，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(shí)由于風(fēng)幛隨著工作面向前推進(jìn)而逐漸前行，所以增大了工人的操作難度和工作量。因此，這種方法受多種條件的制約，使用效果不理想。只有當(dāng)回采工作面上隅角積聚瓦斯速度不大(2～3 m3/min)和瓦斯?jié)舛炔惶?3%左右)的情況下應(yīng)用效果才明顯。

6)利用頂板走向鉆孔。在頂板布置鉆場(chǎng)，通過(guò)抽采泵產(chǎn)生的負(fù)壓來(lái)改變采空區(qū)的瓦斯流向，使采空區(qū)的瓦斯由上隅角通過(guò)冒落帶和裂隙帶由鉆孔抽出，從而減小上隅角瓦斯涌出，達(dá)到降低上隅角和回風(fēng)流的目的。由于裂隙帶鉆孔往往因鉆孔、封孔工藝等影響因素，瓦斯治理效果并不理想，當(dāng)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大時(shí)，為達(dá)到最優(yōu)的效果，可采用高抽巷。

7)高抽巷抽采，是利用工作面開(kāi)采后形成的豎向裂隙帶和橫向環(huán)形裂隙圈的卸壓作用進(jìn)行瓦斯抽采，所以高抽巷應(yīng)布置在裂隙帶和環(huán)形裂隙圈內(nèi)。當(dāng)工作面推過(guò)高抽巷后，頂板垮落，頂板巖層及煤層卸壓，原來(lái)煤層中的瓦斯壓力平衡遭到破壞，圍巖、煤層、采空區(qū)遺煤解吸的瓦斯在抽放負(fù)壓作用下向高抽巷流動(dòng)，通過(guò)“高抽巷”將采空區(qū)內(nèi)瓦斯及時(shí)抽出，達(dá)到治理采空區(qū)瓦斯的目的。當(dāng)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大時(shí)，為從根本上解決上隅角瓦斯隱患，可采用此方法。

3 加強(qiáng)工作面上隅角瓦斯監(jiān)控

“U”型通風(fēng)系統(tǒng)的采煤工作面在上隅角設(shè)置甲烷傳感器T0，工作面設(shè)置甲烷傳感器T1，工作面回風(fēng)巷設(shè)置甲烷傳感器T2，甲烷傳感器應(yīng)垂直懸掛，距頂板(頂梁)不得大于300 mm，距巷道側(cè)壁不得小于200 mm，并應(yīng)安裝維護(hù)方便，不影響行人和行車(chē)。吊掛位置示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 U型通風(fēng)系統(tǒng)甲烷傳感器吊掛位置示意圖

堅(jiān)持“瓦斯超限是可免可控的”、“瓦斯超限零容忍”的理念。強(qiáng)化管理采煤工作面甲烷傳感器T0實(shí)行0．7%預(yù)報(bào)警，T1和T2實(shí)行0．5%預(yù)報(bào)警。采煤工作面的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到預(yù)報(bào)警值后，必須停止作業(yè)，匯報(bào)通風(fēng)調(diào)度和礦調(diào)度，并采取針對(duì)性措施，在瓦斯得到有效控制后，方可組織生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)綜采工作面瓦斯賦存情況選取相應(yīng)的方法，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量較高時(shí)，可選取“高投入”的高抽巷為主的上隅角治理方法;例如 +860水平28202工作面使用高抽巷后，上隅角瓦斯?jié)舛染?．5%以下。工作面絕對(duì)瓦斯涌出量較低時(shí)，可選取除高抽巷以外的其他方法，例如14307工作面使用風(fēng)簾，瓦斯稀釋器等方法后，上隅角瓦斯?jié)舛扔?．76%下降到0．4%。

［1］ 張永生．采煤工作面上隅角瓦斯超限原因分析及對(duì)策［J］．礦山壓力與頂板管理，2005(2)：45－49．

［2］ 張傳喜，馬丕良．事故案例分析［J］．煤礦安全，2008(3)：17－19．