四種方法消除采面上隅角瓦斯超限

李光輝

(平頂山煤業集團公司大莊礦)

摘要：針對大莊礦采煤工作面上隅角瓦斯涌出量和涌出來源的不同，分別采用不同的治理方法，解決上隅角瓦斯超限與安全生產的矛盾。 關鍵詞：采煤工作面;上隅角;瓦斯治理

一直以來，上隅角瓦斯治理為煤礦瓦斯治理的重點、難點。隨著礦井開采深度的增加，煤層產狀的復雜性及放頂煤開采的應用，工作面瓦斯涌出量明顯增大，上隅角瓦斯積聚超限問題日益突出，嚴重威脅著采煤工作面的生產和安全。我礦一直以來把治理上隅角瓦斯作為“一通三防”工作中的重中之重，堅持“管理、裝備、培訓”并重原則，加大了瓦斯治理力度，使瓦斯防治裝備水平和管理水平逐年提高。

1、上隅角瓦斯積聚超限形成機理分析

(1)采煤工作面采空區殘留浮煤或臨近層、老采空區瓦斯涌出等，造成了采空區積存大量高濃度瓦斯，又因瓦斯密度小，能沿傾斜向上運移，使部分瓦斯容易聚集在上隅角附近，形成高瓦斯區。

(2)采用U行通風，采面上下出口存在壓差，上隅角又是采空區漏風的出口，漏風易將采空區高濃度瓦斯帶到上隅角。

(3)采煤工作面風流在上隅角處直角轉彎，上隅角形成渦流區，該區瓦斯難于被風流沖淡排出。

2、上隅角瓦斯治理方法

2.1 安裝抽出式風機，引排上隅角瓦斯

當采煤工作面瓦斯絕對涌出量低于5m3/min，用傳統吊掛導風障

法處理上隅角瓦斯超限效果不佳時，可采用局部通風機直接抽方法，引排上隅角附近的高濃度瓦斯，到達治理上隅角瓦斯超限的目的。

直接抽放就是在采煤工作面回風巷安裝1臺抽出式風機抽放上隅角瓦斯，風機前端負壓側安裝可伸縮骨架風筒，吸口伸到上隅角附近高濃度瓦斯區，風機后端正壓側安裝普通軟質風筒，軟質風筒出口接至專用回風巷或工作風巷泵站以外。

如大莊礦23171工作面，該面布置在己三采區高瓦斯條帶內，采上分層，采高2.2m(煤厚5.5m)。采面為長壁后退式炮采，自然垮落法控制頂板?；夭沙跗诠ぷ髅媾滹L量400-500 m3/min，隨著工作面向上推進。因回風巷為錨桿支護，上隅角陷落滯后出現空洞，上隅角瓦斯涌出量不斷增大，并開始超限，達2%-3%。將工作面風量加大到550--700 m3/min，回風巷風流瓦斯濃度0.5%-0.6%，但上隅角瓦斯仍時有超限。于是采取以下措施：①超前放頂，用碎煤充填上隅角，并用抗靜電阻燃編織袋裝碎煤在上隅角垛墻封閉。②工作面下口沿采空區吊掛擋風障30 m抑制采空區漏風。③回風巷內距工作面安全出口外30m處安裝一臺FSWZ-11B礦用塑料葉輪外電機抽出式風機。前端接Ø500mm彈簧風筒30m，后端接Ø500mm普通風筒120m，出口端超過回風巷泵站。抽放時彈簧風筒內瓦斯濃度不得超過3%，風筒出口與回風巷風流混合處瓦斯濃度不得超過1%。運行后風筒出口端風量110m3/min，平均抽放瓦斯量2m3/min.上隅角瓦斯濃度降至0.8%，回風巷瓦斯濃度低于0.7%。如：示意圖1

2.2 抽放法治理上隅角瓦斯

當采煤工作面瓦斯絕對涌出量超過5m3/min，上隅角瓦斯濃度超限頻繁，且瓦斯主要來源于采空區，采用調風法處理效果不明顯時，應采取抽放法治理上隅角瓦斯。根據瓦斯涌出量的大小，可分別采取上隅角封閉式插管抽放法和綜合抽放法。

⑴上隅角封閉式插管抽放法。如大莊礦己四采區的24081采面，該面平均煤厚4.35m。采面為走向長壁后退式采煤法，自然垮落法控制頂板。初采時工作面風量497m3/min，隨著工作面不斷向外推進，回風巷風流中瓦斯濃度在0.9%-1%，上隅角瓦斯濃度高達2%。采取逐步加大風量(最高1150m3/min)和充填堵漏上下隅角，發現工作面瓦斯絕對涌現出量隨風量增加而增大，而回風巷風流和上隅角瓦斯濃度無明顯變化。為此采取以下措施：①在上下隅角用抗靜電阻燃編織袋裝碎煤打臨時密閉，并在工作面上下口吊掛擋風障; ②上隅角采用封閉式插管抽放。即將抽放支管插入上隅角臨時密閉內1-3m，與主抽放管連通抽放，可抽放瓦斯4 m3/min。抽放后上隅角瓦斯濃度由

1.5%-2%降至0.8%-1.3%，回風巷風流瓦斯濃度由0.9%-1%降為0.7%-0.8%，且趨與穩定;隨后根據瓦斯量涌出量的減少，將風量由1050m3/min降為850m3/min。如示意圖

2

⑵綜合抽放法。當工作面瓦斯絕絕對涌出量超過5m3/min，若采用單一的上隅角插管抽放法無法解決瓦斯超限時，需采用綜合抽放法。如：同時采取回風巷高位鉆孔抽放輔以上隅角插管抽放法。如大莊礦24041綜采放頂煤工作面，工作面配風量600m3/min，隨著采面向前推進，上隅角開始出現瓦斯超限，回風巷風流瓦斯濃度也逐漸增大，接近臨界值，將風量加大到750-800 m3/min，上隅角瓦斯仍有超限，最大達7%，采取了上隅角封閉式插管抽放法和調風法(風量增至1000-1100m3/min)，但上隅角瓦斯依然有超限現象，回風巷風流瓦斯濃度仍在0.8%-0.9%。為此采取以下措施：①上下隅角繼續用抗靜電阻燃編織袋裝碎煤打臨時密閉;②工作面上、下口吊掛擋風帳;③上隅角仍采用插抽放支管抽放，平均瓦斯抽放量2m3/min;④在回風巷進行高位鉆孔抽放，由Ø230mm主管路抽出，高位鉆場每隔50m布置一個，每個鉆場施工3-4個瓦斯抽放孔，孔徑Ø65-75mm,孔深80-120m高位鉆孔盡量打向上隅角，平均抽放瓦斯量5m3/min。通過綜合抽放，

上隅角瓦斯濃度降至0.9%-1.0%，回風巷風流瓦斯濃度降至0.6%-0.7%，確保了工作面安全生產。如上示意圖2

2.3 均壓法治理上隅角瓦斯

當采煤工作面上隅角瓦斯主要來源于外界小窯泄漏，漏入采空區，用調風法處理效果不明顯時，應采取局部均壓法治理瓦斯。如大莊礦己三23132放頂煤炮采工作面，該面與附近小煤窯相鄰且采空區漏風?；夭蓵r，工作面配風量400-500 m3/min，上隅角瓦斯濃度高達6%，回風巷風流瓦斯濃度1.0%-1.4%，將風量加大至800-1000m3/min后，上隅角和回風巷瓦斯濃度變化不明顯。隨后對該面進行了均壓通風，具體做法：在工作面回風巷、運輸巷風門外安設2組局部通風機，每組實現雙風機雙電源自動倒臺，風筒穿過風門墻垛，關閉回風巷和運輸巷的調壓風門并啟動局部通風機。均壓通風后，上隅角瓦斯濃度降至0.5%，回風巷風流瓦斯濃度降至0.2%-0.3%，工作面風量降至450-500m3/min。如：示意圖

2.4 安裝水射流風機，稀釋排放上隅角瓦斯

當工作面瓦斯涌風量在3 m3/min以下，回風巷風流瓦斯濃度不超過0.5%時，也可以用水射流風機處理上隅角超限。如大莊礦己三

采區的23151炮采工作面，配風量500-600 m3/min，回風巷風流瓦斯濃度0.3%-0.4%，回采初期上隅角瓦斯偶爾超限。采取措施：在回風巷安裝GSF型高壓水射流風機，將鐵風筒接至上隅角，打開液壓管路上的操作閥，使泵站高壓水進入水射流風機，運行后上隅角瓦斯濃度降至0.5%。如：示意圖

3 結語

(1)治理上隅角瓦斯積聚超限時，必然首先摸清瓦斯來源、瓦斯涌出量和涌出規律，然后確定合適的瓦斯治理方法。

(2)使用抽出式風機治理上隅角瓦斯時，負壓側風筒必須保證有效的過風斷面。另外，風筒內瓦斯檢查除人工外，還需安裝要瓦斯監測探頭，實行不間斷連續監測，確保引排安全和引排工藝參數最佳。

(3)抽放法治理上隅角瓦斯時，上隅角支管要不斷換位，確保吸口時時處于高濃度瓦斯區。高位鉆孔抽方時，每個鉆孔內的瓦斯濃度要安管檢查，以便指導修改抽放鉆孔設計參數，提高瓦斯抽放率。

(4)對易燃采面實施采空區瓦斯抽放時，應根據實際情況合理確定抽放混合氣體中CO濃度安全臨界值。若上隅角附近出現發火時，必須先將火點徹底消滅后才允許抽放。

(5)使用均壓法治理上隅角瓦斯時，必須保證風機安全正常運轉，并設專人管理，一旦風機或線路出現故障，管理人員必須及時打

開回風巷和運輸巷的均壓閥門，采面實現全風壓通風。

(6)使用均壓通風的采煤工作面，對高發火礦井有效抑制了小窯漏風造成火災的威脅。

參考文獻：

1.國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程專家解讀.徐州.中國礦業大學出版社.2007

2.通風安全學.徐州.中國礦業大學出版社.2002

3.于不凡.煤礦礦瓦斯災害防治及利用技術手冊.北京.煤礦工業出版社.2005

職業技能鑒定 高級技師論文

題目：四種方法消除采面上隅角瓦斯超限 姓名：李光輝 專業：瓦斯檢查

平頂山煤業(集團)公司大莊礦