張宜翔++王超群

摘 要：高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯治理，一直是煤礦企業(yè)一大難題。本文首先介紹了上隅角瓦斯涌出的特點(diǎn)，其次闡述了高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限聚集的原因，重點(diǎn)論述高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯的防治策略，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)提供重要的理論支持。

關(guān)鍵詞：高瓦斯礦井；工作面；上隅角；瓦斯防治

1 上隅角瓦斯涌出特點(diǎn)

1.1 瓦斯涌出量大

高瓦斯綜采工作面上隅角瓦斯涌出量大是一個(gè)普遍問(wèn)題， 根據(jù)某礦幾個(gè)工作面的測(cè)定， 最大為8.65 m3/min ， 占工作面瓦斯來(lái)源的50%左右。

1.2 瓦斯涌出波動(dòng)性大

上隅角瓦斯來(lái)源于采空區(qū)， 有較充分的瓦斯供給源， 當(dāng)采面上、下隅角管理得好， 措施得當(dāng)， 可以大大減少采空區(qū)瓦斯向采面和回風(fēng)流流動(dòng)， 可以將上隅角瓦斯控制到最小的程度；而當(dāng)措施不得當(dāng)， 管理失控時(shí)則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， 采面生產(chǎn)處于瓦斯超限臨界狀態(tài)， 采面回風(fēng)時(shí)有瓦斯?jié)舛瘸蕖?/p>

2 高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限聚集的原因

針對(duì)高瓦斯礦井而言，工作面借助的通風(fēng)形式是U型，頂板的控制借助全部垮落的方法。其瓦斯的來(lái)源是：

2.1 工作面的落煤以及地質(zhì)構(gòu)造

針對(duì)賦存具備相應(yīng)制約作用的斷層工作面來(lái)講，在通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造范圍的工作面會(huì)導(dǎo)致局部區(qū)域增多瓦斯，并且大量的瓦斯會(huì)在工作面落煤的情況下由煤壁裂隙當(dāng)中涌出，這也導(dǎo)致了上隅角瓦斯的超限。

2.2 臨近采空區(qū)以及上覆煤層瓦斯的涌入

對(duì)高瓦斯礦井工作面的煤層進(jìn)行采掘的時(shí)候，大部分的臨近采空區(qū)剩余瓦斯和上覆煤層的瓦斯會(huì)向采空區(qū)與工作面涌入，這是上隅角瓦斯的主要來(lái)源，進(jìn)而導(dǎo)致上隅角瓦斯的超限。

2.3 頂板的跨落

在分析場(chǎng)地經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在工作面出現(xiàn)周期性來(lái)壓的情況下，采空區(qū)頂板會(huì)迅速地下沉，大面積垮落的頂板會(huì)壓實(shí)采空區(qū)，進(jìn)而大大地減小了采空區(qū)的間隙，這就會(huì)帶出或者是擠出聚集在采空區(qū)上部濃度較高的瓦斯，以及在漏風(fēng)通道到達(dá)工作面上隅角的影響下，會(huì)使上隅角瓦斯超限聚集。

2.4 采空區(qū)漏風(fēng)到達(dá)上隅角的位置

針對(duì)工作面通風(fēng)形式是U型的，瓦斯的流場(chǎng)有著相應(yīng)的規(guī)律性。高瓦斯礦井工作面瓦斯流場(chǎng)的規(guī)律是，順著工作面延伸的趨勢(shì)，由工作面往采空區(qū)位置里面的剖面而言，采空區(qū)是拋物線的瓦斯流場(chǎng)，而由工作面進(jìn)風(fēng)巷往回風(fēng)巷的剖面而言，采空區(qū)是直線的瓦斯流場(chǎng)，并且最大化地呈現(xiàn)在上隅角。處于U型通風(fēng)系統(tǒng)的工作面風(fēng)流能夠劃分成為兩個(gè)組成部分，其中，一個(gè)部分是直接性地流過(guò)發(fā)展面，而另外一個(gè)部分是向采空區(qū)流入，然后再回至上隅角和工作面上部，進(jìn)而導(dǎo)致瓦斯在上隅角超限。

3 高瓦斯礦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

借助編織袋裝灰渣和矸石等材料，在采面上、下隅角進(jìn)行截堵，并且進(jìn)行嚴(yán)實(shí)地充填，進(jìn)而使上隅角瓦斯的涌出與采空區(qū)的漏風(fēng)減少。事實(shí)表明，上下隅角堵截能夠?qū)崿F(xiàn)理想的成效。

3.2 同風(fēng)巷道的增加策略

也就是借助一進(jìn)兩同，或者是一進(jìn)多同的策略。

3.3 在高瓦斯礦井工作面采空區(qū)設(shè)置風(fēng)障策略

通過(guò)上隅角瓦斯超限的原因能夠明確，一部分的上隅角瓦斯是因?yàn)榱飨虿煽諈^(qū)的風(fēng)量將采空區(qū)大部分的瓦斯帶出。倘若可以使高瓦斯工作面采空區(qū)風(fēng)量減小，那么就能夠使采空區(qū)涌出的瓦斯含量減少，進(jìn)而使上隅角瓦斯超限的次數(shù)減少。為了使采空區(qū)進(jìn)風(fēng)量減小，在高瓦斯工作面順著切頂柱由工作面出口位置至隅角的位置進(jìn)行風(fēng)障的設(shè)置，且在工作面機(jī)尾和機(jī)頭的頂柱處借助氣囊隨采空區(qū)的冒落實(shí)施及時(shí)地封堵，進(jìn)而使采空區(qū)的漏風(fēng)減少，便于工作面瓦斯的排放，避免聚集瓦斯。

借助這樣的策略能夠使因?yàn)榈竭_(dá)采空區(qū)風(fēng)流將大量瓦斯帶出而導(dǎo)致上隅角瓦斯超限的情況有效地解決。然而，工作面是持續(xù)延伸的，以及采空區(qū)下落的矸石會(huì)使風(fēng)障受到損壞，這導(dǎo)致難以有效地維護(hù)工作面風(fēng)障。因?yàn)榈竭_(dá)采空區(qū)的風(fēng)量減小，所以大量濃度較高的瓦斯滯留在采空區(qū)。

3.4 高位鉆孔抽放瓦斯策略

風(fēng)巷往煤層頂板施工的鉆孔就是所謂的高位鉆孔。高位鉆孔抽放瓦斯也被叫做頂板裂隙帶抽放瓦斯，其關(guān)鍵意義是以工作面回采采動(dòng)壓力形成的頂板裂隙當(dāng)作通道，進(jìn)而對(duì)鄰近層卸壓瓦斯、上隅角位置頂聚集的瓦斯，以及高瓦斯礦井工作面煤壁卸壓瓦斯等進(jìn)行抽放。

結(jié)合所分析的各個(gè)回采工作面礦山壓力的規(guī)律，在回采工作面的影響之下，其上覆巖層的移動(dòng)與破壞，會(huì)使一個(gè)采動(dòng)壓力場(chǎng)形成于工作面四周，在垂直方向上，采動(dòng)壓力場(chǎng)和制約的區(qū)域會(huì)形成三個(gè)帶，也就是沉降帶（彎曲下沉帶）、裂隙帶、冒落帶，并且，三個(gè)區(qū)也會(huì)在水平方向上形成，也就是從新壓實(shí)區(qū)、離層區(qū)，以及煤壁支撐影響區(qū)。于是，形成于采動(dòng)壓力場(chǎng)的裂隙空間就成為了流動(dòng)瓦斯的通道，借助抽放鉆孔負(fù)壓，使流動(dòng)的瓦斯加快，也可以確保高位鉆孔可以將瓦斯抽出，從而實(shí)現(xiàn)了理想的瓦斯抽放量。

超前抽放在一部分高位鉆孔得以實(shí)現(xiàn)，也就是工作面距鉆孔孔底還具備相應(yīng)距離的情況下，就可以將濃度較高的瓦斯抽出，這證實(shí)，煤壁支撐影響范圍之內(nèi)的煤層頂板已經(jīng)具備裂隙充當(dāng)瓦斯的通道。而是由煤壁原始煤體釋放的這一部分瓦斯，在工作面煤壁卸壓受到采動(dòng)的制約作用之下，瓦斯解吸形成，而解吸的瓦斯又借助煤壁裂隙向抽放鉆孔流入，這是高位鉆孔可以對(duì)濃度較高的瓦斯進(jìn)行抽放的緣故。

4 結(jié)論

總之，高瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯涌出量大是普遍存在的問(wèn)題， 不僅是一個(gè)安全問(wèn)題， 也是一個(gè)直接影響工作面產(chǎn)量和效益的問(wèn)題。治理上隅角瓦斯只有依靠先進(jìn)技術(shù)和嚴(yán)格管理兩方面的結(jié)合， 才能有效。

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作者簡(jiǎn)介：張宜翔（1991-），男，本科， 助理工程師，2012年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院安全工程專業(yè)，從事礦井通防工作。endprint