工作面上隅角瓦斯产生原因与治理措施

工作面上隅角瓦斯产生原因与治理措施
【摘 要】综采工作面瓦斯治理一直是困难矿井生产的难题所在，尤其是上
隅角瓦斯聚积问题。此处瓦斯浓度高，治理相对棘手。在以往矿井生产过程中技
术人员与学者、专家们做了大量研究工作，总结了一系列上隅角瓦斯治理经验。
本文则是以某高瓦斯矿为例，在分析了综采工作面上隅角瓦斯超限原因的基础
上，进一步阐述了对综采工作上隅角瓦斯治理方法与措施。

【关键词】综采工作面；上隅角；瓦斯积聚；超限原因；治理措施
随着液压支架工作阻力与支撑高度设计水平不断提高，综采面在设计时采高
和工作面长度也在不断增大，因此采空区面积亦在逐渐加大，导致瓦斯涌出量增
加，容易造成上隅角瓦斯积聚问题。一方面会给矿井工人的生命安全带来严重威
胁，另一方面会影响矿井正常生产，甚至会削弱煤矿的核心竞争力。为了适应这
种综采面积加大、瓦斯涌出量增多的趋势，必须在综采工作面内采取有效的瓦斯
治理措施，特别是要加强工作面上隅角瓦斯的通风管理。传统瓦斯处理过程中所
采用U型通风不足以解决大采高、超长工作面内上隅角瓦斯积聚问题，应当在
分析瓦斯超限原因的基础上来研究上隅角瓦斯治理方法和措施。

1 上隅角瓦斯超限原因分析
1.1 风流状态
综采工作面上隅角区域的风流特点主要有：速度较小；局部区域存在风涡流
现象。由于这种风涡流的作用，工作面的主风流无法将其中的瓦斯带走，这就造
成大量的瓦斯聚集在综采工作面上隅角区域，从而使得上隅角瓦斯超限。如果综
采面上隅角存在滞后回柱，存在涡流的区域不仅有上隅角，还有靠近切顶排处，
采空区涌出的瓦斯也会聚集在切顶排处，增加了瓦斯超限程度。

1.2 综采面上隅角处两面压差大小
取巷道风流的任一断面，均分布着三种压力，即静压、位压和动压。三者形
成全压，并对风流的方向和速度造成一定的影响。在综采面上隅角区域，两侧的
静压和位压相同，风流速度不同，而风流到此会出现转弯，从而使得此处的风流
速度变小，而其两侧风流速度差变小，上隅角处风流速度急剧变小，并形成无速
度差，严重时则会形成紊流现象。

1.3 综采工作面漏风
综采工作完成后，采空区内的瓦斯会聚集，并且呈现出较高的浓度，采空区
内积聚的高浓度瓦斯通过漏风蔓延到上隅角，使得上隅角的瓦斯超限。

2 综采工作面上隅角瓦斯治理方法与措施
本文以某煤矿为例，采用一次采全高倾斜长臂采煤法，由于采煤工作面空间
大，顶板裂隙较多，煤岩体瓦斯含量高，导致瓦斯涌出量较多，工作面绝对瓦斯
涌出量达11.7m3/t以上，为典型的高瓦斯矿井。该矿井在上隅角瓦斯治理过程中
采用了如下方法与措施：

2.1 增加回采工作面的风量
在实际治理回采工作面上隅角瓦斯过程中，依靠速度较低的风流来降低上隅
角瓦斯含量是很难完成的，因为低速的风流无法达到降低上隅角瓦斯含量的目
的。为了降低回采工作面上隅角瓦斯的含量就需要增加回采工作面的风量，增加
回采工作面的风量可以使得更多的瓦斯被风流带出，从而降低了回采工作面上隅
角瓦斯的含量。随着回采工作面风量的增加，回采工作面的负压就会变得更大，
这样就会加快采空区的风流速度，瓦斯就会在较大的风流中被排出。但是仅靠增
加回采工作面的风量是不能够有效降低上隅角瓦斯的含量，因为增加回采工作面
的风量会降低相邻采掘区的供风含量，使得矿井的整个通风系统的稳定性遭到破
坏。而且增加回采工作面的风量会使得采空区的粉层被携带到风流之中，严重影
响了采矿工作面的施工环境，而且对于矿井内部的防尘更加困难。最重要的是增
加回采工作面的风量会使得采矿区域的风速超过《煤矿安全规程》的限定，使得
矿井的质量无法达到标准化。

2.2 设置回采工作面上隅角挡风装置
回采工作面上隅角瓦斯大量积聚的另一个主要原因就是上隅角有漏风的情
况，回采工作面上隅角漏风使得稀释瓦斯的能力大大降低。但是在回采工作面上
隅角设置一个挡风装置将能够很好地解决这一情况，在回采工作面上隅角瓦斯的
浓度超过规定标准后就利用挡风装置将主风流分成两个部分，并将更多的风流导
向上隅角，这样就能够降低上隅角的瓦斯浓度。但是在回采工作面上隅角设置挡
风装置来降低瓦斯浓度没有较好的效果，因为当回采工作面上隅角瓦斯已经长时
间大量积聚后使用这种方法没有较好的作用。

2.3 安装专用抽出式风机
对于大量积聚在回采工作面上隅角的瓦斯可以通过风机将其排出，风机开启
后会产生较大的压力差，积聚在回采工作面上隅角的瓦斯就会随风流被稀释然后
经过风机被排入到回风巷道，避免了瓦斯在回采工作面上隅角的大量积累。风机
的使用可以使得上隅角的瓦斯被迅速排入到回风巷道，而且还会增加回采工作面
上隅角的风量，将瓦斯的浓度降低到安全标准。另外风机不会占用较大的面积，
对煤矿的开采工作没有太大的影响，可以说采用风机来治理回采工作面上隅角瓦
斯是一个非常好的方法。

2.4 U+L通风系统专用排瓦斯尾巷
采用这种通风系统可以将主风流分成两个部分，其中一个部分就是用来排瓦
斯，这种排放瓦斯的方式可以产生较大的负压来改变巷道中瓦斯的流向，使得大
部分瓦斯都被专用排瓦斯尾巷所排出，回采工作面上隅角的瓦斯含量将会大幅度
降低。

2.5 瓦斯抽放
治理回采工作面上隅角瓦斯的另一个主要方法就是实施钻孔抽采，但是钻孔
抽采瓦斯需要较高的技术，因为钻孔抽采需要考虑布孔方式和布孔参数。在回采
工作面中布置孔洞时要沿着裂缝带进行打孔，而且还要利用煤块来保护钻孔。打
孔之后便可以在回风巷抽放瓦斯并使得回采工作面上隅角的瓦斯向抽放方向流
动。另外钻孔要按照两个原则，即钻孔的层位在裂缝带上部，卸压的层位应该在
裂缝带下部，并且还要严格按照矿压的理论在开采之后进行相应的移动，所移动
的区域是“竖三带”和“横三区”。

2.6 设置采空区风幛
参考回采工作面上隅角瓦斯超限的原因便可以知道采空区的风量减少便可
以使得采空区的瓦斯积聚量减少，所以便可以在采空区的一侧设置风幛，这样便
能够在很大程度上减少采空区的风量。这种治理技术可以从源头上减少回采工作
面上隅角瓦斯的积聚量，但由于使用风幛还有很多的制约，实际生产中运用较少。

2.7 三相泡沫挤压工作面上隅角瓦斯以及注浆充填
采用三相泡沫挤压工作面上隅角瓦斯的原因是挤压瓦斯占据的空间，从而降
低了瓦斯的积聚程度，注浆充填就是向采空区注浆防止瓦斯向回采工作面上隅角
流动，从而防止瓦斯大量积聚造成安全隐患。

3 结语
综采工作面上隅角瓦斯涌出量大，严重威胁着矿井工人的生命安全，且能够
对矿井生产造成重要影响，因此此处的瓦斯治理工作不容忽视，即使是低瓦斯矿
井，也不能放松对瓦斯治理的警惕性。上隅角瓦斯治理工作必须以科学有效的方
法做支撑，如安装专用抽出式风机稀释综采工作面上隅角的瓦斯、尽量加大综采
工作面的供风量、采用U+L通风系统专用排瓦斯尾巷、采用瓦斯抽放技术等，
同时辅以先进的瓦斯安全监测监控设备，这样才能加大综采工作面安全保障系
统。某矿合理采用7条上隅角瓦斯治理方法与措施以来，有效地解决了综采工作
面上隅角瓦斯积聚问题，事实证明所采用的瓦斯治理方法与措施是积为有效的，
能够为高瓦斯矿井提供借鉴作用。

参考文献：
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