上隅角瓦斯形成机理及防治措施

中图分类号 ：Ｄ １． Ｔ ７ ２２ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ８ ８８ （０ ２ ０ — ０ ６ ０ １０ — ８ １２ １ ）２ ０ ３ — ２
引 言
近 几 年 ，伴 随 着 煤 层 开 采 厚 度 和 深度 不 断 增 加 ， 层 的 瓦斯 涌 出量 也 不 断升 高 ； 煤 同时 工 程 技 术 的发展 使 得 回采 工 作 面 的机械 化 程度 不 断 提 高 ， 机 械一 体化 工作 面 随着 大量产 生 。上 述原 因造 成采 煤 工作 面上 隅 角瓦斯 积 聚超 限 的现 象越 来越 普遍 。所 谓 上 隅角 瓦 斯积 聚 ， 指 回采 工作 面 中的 回风流 与 是 回风 巷 交 口处 ， 近采 空 区侧 的端 头 位 置 ， 斯 积 靠 瓦 聚 的现 象 。一般 认 为 ， 因为 瓦斯较 轻 ， 在靠 近采 空 且
巷 道布 置情 况 ， 可采 用 不 同通 风 系 统 。但 是通 风 系 统都 有 其适 应 性 ， 不 是所 有 矿井 都 能 改 变通 风 系 并 统 ， 用此 方 案应结 合 具体 矿井 情况具 体 分析 。 采
３５ 动 通 风 技 术 ．脉
斯， 使瓦斯浓度降低到安全 区范围内。
开 的 。“ ” 通风 方式 的特点 造 成 了工 作 面上 隅 角 ｕ型 瓦斯 的积 聚 。如 图 １ 所示 为 ｕ型工 作 面采空 区的漏 风 流 流线 图 和 瓦斯 浓 度 线 图 ， 图可 以看 出 ， 作 由 工
也 会 流 向 回风 巷 。另 外 ， 工作 面 生 产 时也 会 产 生大 量 的瓦 斯 。这些 构成 了上 隅角 处瓦 斯 的来 源 。其 中
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煤炭生产与管理 ・
上隅角瓦斯形成机理及防治措施
郭 永 泽
（ 山西煤炭进出 口集团蒲县 豹子沟煤业有限公 司 ， 山西 蒲县 ０ １０ ） ４ ２６
摘
要： 本文对 Ｕ型通 风系统 的特点进行 分析 ， 从采煤 工作 面瓦斯来源 出发 ， 讨论了瓦斯 的分布规律 及上隅角
瓦斯积 聚原 因， 在此 基础上结合有关研究 ， 给出了 目前防治工作面上隅角瓦斯积聚超 限的一些措施 。 关键词 ： 炭生 产 ； 煤 上隅角 ； 瓦斯运移 ； 瓦斯 防治
３２增 大 回采 工作 面风量 ．
漏风 的存 在 以及通 风方 式决 定 了在上 隅角 位置 必然 出现 涡流 ，使 得 瓦斯在 此处 必然 积 聚 。对 其治 理， 首先要 查找 瓦斯 的来 源 ， 分清 瓦斯 运移 规律 。并
根据 瓦斯 含量 以及 涌 出量 、 道 布置情 况 、 巷 巷道 和工 作 面 的支 护等 情况 ， 进行 全 面 的技 术 和经 济 比较 ， 选
版 社 ．０ ６ ２ ０．
【 张传 喜 ． 采 煤 工 作 面上 隅 角 瓦斯超 限 的几 种 ４ ］ 浅析
处理方 法 Ｕ＿ 矿安 全 ，０ ８ （ ２ ． Ｊ 煤 ２０ ，１）
此 项 技 术 具 有 很 多 优 点 ， 如技 术 先 进 ， 备 比 设 简 单 、 理 ， 于井 下工作 环境 有较 强 的适应 性 。一 合 对 般 可 安装 在 上 隅角 附 近 的液 压支 架 侧 护 板 ， 其 随 使 液 压 支架 推 进 ， 少对 工 作 面 的影 响 。 另外 也 可 安 减 装 在工 作 面上 隅角底 板上 。
表 １ 防 治 上 隅 角 瓦 斯 积 聚 常 见措 施 “ ” 瓦 斯 抽 放 法 改 变 通 风 方式 防 “ ” 临 时 挡 风 帘 、 放 法 、 动 风机 通 风 治斯 积 聚 现 象 的 原 因不 难 发 现， 要从 本 质 上解 决 就 必须 加 大此 处 的风 流 。脉 动
３３瓦 斯 抽 放 法 ．
［ 黄 伯 轩 ． 场 通 风与 防 火［ ． 京 ： １ 】 采 Ｍ】 北 煤炭 工 业 出版
社 ，９ １ １９ ．
【 张 尚武 ． ２ ］ 高瓦斯 大倾 角 综放 工 作 面 自燃 火 灾 的 治
理 技 术卟 煤 炭技 术 ，０ ９ （ ） ２ ０ ，３ ． ［ ｇ、 ３ ４继平 ． 井安 全 监控 系统 ［ ． 京 ： ］ 矿 Ｍ】 北 煤Ｒ ＿ 业 出 ｒ －
结 合煤 层气 开采 进行 ， 到一 定 的经济 效益 。 达
３４改 变 通 风 系统 ．
针对 瓦斯 积 聚现 象 ，要 想从 根本 上 解 决 问 题 ，
可 以采用 “ ” 治 ” 种方 法 。“ ” 防 和“ 两 防 就是 指 防止 瓦 斯 积 聚 ，采 用 相 应 措 施 阻止 瓦 斯 向上 隅 角 部 位 移
通风 技术 就 是 充 分利 用 流体 知识 ， 层 流或 稳 定 风 使
流变成紊 流风 流 ， 从而加大流体 的扩散系数 ， 进而
３１ 置 采煤 工作 面上 隅角挡风 帘 ．设 挡 风 帘是 布 置 在 采 煤 工 作 面 上 隅 角 处 的 一 种 局 部加 大 风流 的方 式 ， 主动 强迫 稀 释瓦 斯 。实 际上 ， 加 大 风流 携带 瓦斯 的能力 。
采空 区的瓦斯 分布 ，使得大量瓦斯涌 向上部 回风
巷， 由于 特 殊 的空 间 位 置 ， 定 了风 流 场 ， 得 风 流 决 使
的 风速 在 上 隅 角位 置 很 低 ，瓦斯 没 法及 时稀 释 ， 因
此 ， 治 理 上 隅 角 瓦 斯 过 程 中 ， 该 结 合 矿 井 实 际 在 应
４ 结论
工 作 面 上 的 空 间 十分 有 限 ， 风 帘 的 存 在 ， 挡 限制 了 工 作 机械 的使 用 空 间 ， 同时采 煤 过 程 中极 易 将 挡 风
帘破坏 ， 存在很大漏风 ， 也加大了工作面的劳动量 ，
会 给正 常 的生产 带 来很 大影 响。所 以设 置 挡风 帘 常 常作 为 临 时措施 使 用 。
如 本 文 第 ２部 分 上 隅 角 瓦 斯 积 聚原 因 的 分 析 可知 ， Ｕ型 通 风 系统 的一 大特 点 便 是 容易 在 上 隅 角
形 成 瓦 斯 积 聚 ， 此 在 条件 许 可 的 条 件 下 ， 整 或 因 调 改 变通 风系 统形式 是 非常 可行 的 。根 据采 区工 作 面
动 。如 本 文第 一 部 分 所 分析 ， 隅角 的瓦斯 有 很 大 上
一
部 分 来 自采空 区 ， 以采 取措 施 防止 风漏 向采 空 所
区是 一 重 要 的解 决 着 眼点 ； 谓 “ ” 指 当 瓦斯 已 所 治 是
经 积 聚 在 上 隅 角 部 位 ，应 当及 时采 取 措 施 稀 释 瓦
集 。上 隅角瓦斯 的积聚 超 限给矿井 的安全 生产 带来 极 其严 重 的影 响 ， 因此 上 隅角 是煤 矿 回采 工作 面 防
治瓦斯的重点监控和治理位置。 针 对上 隅角 瓦斯积 聚 问题 ，国内外学 者做 了大
量 的理论 分析 和实 验研 究工 作 ，对 其 形成 的原 因也 做 了多方 面 的阐述 和研究 。但是 瓦斯 本身形 成 和分 布规 律 就非常 的复 杂 ，不 同矿井 甚 至不 同工作 面也 需要 不 同的分 析模 型 。因此 深入 分析 和讨 论 瓦斯积
收 稿 日期 ：０ １ １— ０ ２ １－ ２ ２
作者简介 ： 永泽 （９ ７ ）山西煤炭进 出口集 团蒲县豹子沟煤业有 限公 司助理工程师。 郭 １６ 一 ， ３ ６
存 在 ， 反 面 改 变 了采 空 区 的 风 流 流 场 ， 改 变 了 一 也
瓦斯 。 时 ， 纯 的加 大 回风量 并不 能解 决 问题 。 此 单 瓦 斯 抽 放是一 种 必然 的选 择 。瓦斯抽 放法 能从 瓦斯 来
合 前 面上 隅 角 瓦斯 来 源分 析 ， 空 区的 瓦斯 也 会 大 采 量 流 向上 隅 角位 置 ， 使 得整 个 通 风 系统 的情 况 更 这
择合 理 的措施 。 格执 行煤矿 安全 条例 的有关 规定 ， 严
发现 问题及 时处 理 。 参 考文献 ：
加 复 杂 。另外 ，煤 矿 安全 规 程 》 《 中对 工作 面风 速 也 有 规 定 ， 速 过 大不 仅 会 产 生 大 量 的 费 用 ， 会 对 风 也 工 作 面 工作 环 境 造 成极 大 的影 响 。 因此 ， 单 地 采 简 取 增 大 工 作 面 风 量 不 能 从 根 本 上 解 决 上 隅 角 瓦 斯 积 聚 现 象 ， 适 当增 大 回采工 作 面 风 量 的情 况 下 结 在 合 其他 方 式混 合使 用 是 比较可 行 的 。
采空 区瓦斯包含采空 区残 留煤体溢 出瓦斯 和采 空 区周壁瓦斯 。当有上下邻近煤层开采时 ， 还应考虑 邻近层的瓦斯涌出对整体瓦斯量的影响。瓦斯来源 的 多样 性 可 能 造成 瓦斯 整 体 浓 度 在 不 同采 煤 工 作
面 进 风端 至 回风巷 方 向 ， 瓦斯 浓 度 逐 渐 增 加 ， 其 且 主要 在上 隅角 处积 聚 。在 “ 型通 风方 式下 ， Ｕ” 有下 部 顺槽 流 经 工 作 面 的 风流 并 没有 全 部 按 照 预 想 的 在 支 架 下 方 通 过 ， 一 部 分 流 向采 空 区 ， 于风 流 的 有 由
情况 ， 施有 针 对性 的措 施 。 实 ３ 防治上 隅角 瓦斯积 聚 的措 施
源解决 瓦斯积 聚 ， 但其具有很大 的局 限性 ， 经济不 合 理 ， 要 很 大 的掘 进 量 ， 且 需 长 时 抽 放 间 。 另 需 并 外 ， 斯 抽 放 并 不 能 把 瓦 斯 完 全 释 放 ， 能从 一 定 瓦 只 程 度 上 降低 瓦斯 涌 出量 。 因此 ， 瓦 斯抽 放 法 可 以 在
２ 上 隅角瓦 斯积 聚原 因
全、 高效生产具有重要 的理论意义和生产参考价值 。
１ 采煤 工作 面 瓦斯来 源及 其分 布规 律
理 论研 究 和 现 场观 测 发 现 ， 空 区 的部 分 瓦斯 采
采 煤 工 作 面 的通 风 方 式 与 瓦 斯 的分 布规 律 直 接相 关 。 文 的讨论 基 于 ｕ型通风 方式 的分 析而展 本
聚 的原 因 ，并 针对 性地 提 出防治 措施 对 于矿井 的安
７
８
图 １ 瓦斯 分 布 与 运 移 示 意 图
１ 不受风 流影响 时的 瓦斯等浓度线 ；一 受风流影响时 一 ２ 的 瓦斯 等浓度 线 ；一采 空 区；一上 隅 角 ；一 回风 巷 ；一前 ３ ４ ５ ６
方 煤体 ；一 风 流 方 向 ；一 顺槽 ７ ８
采 煤 工 作 区 的通 风 条 件 决 定 了工 作 区 内 的 瓦 斯 运 移 规 律 ， 加 通 过速 度 显然 可 以使 整个 区域 的 增 风 速 都 提 高 ，上 隅 角在 此 条 件下 也 不 易 形 成 涡 流 区 。但 在 风 流 流速 一 定 的情 况 下 ， 浓 度 的 瓦斯 很 高 难 得 到稀 释 ，尤 其 是 在 工作 面 存 在漏 风 情 况 时 ， 结
区的 回风 流 拐 角 处 风 速 较 小 ，瓦 斯倾 向 于 积 聚 富
面的差异性 ， 但其分布规律大体一样。如图 １ 所示 ， 当没 有 风 流 影 响 时 ， 斯 分 布 较 均 匀 ， 会 在 工 作 瓦 不
面 产生 瓦 斯积 聚 。在 风 流场 及 其它 因素 的影 响下 ， 就会 在 如 图 １ 所示 位置 产 生瓦斯 积 聚 。
２ １ 年 ５月 ０２
山西煤 炭管 理干部 学 院学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｈ ｎ ｉ ａ－ ｎｎ ｍｉｉｔ ｔｒ ｏｌｇ ｏ ｒ ａ ａ ｘ ｌＭｉｉｇＡｄ ｎｓｒ ｏｓＣ ｌ ｅ ｏＳ Ｃｏ ａ ｅ
Ｍａ ２ ２ ｙ， ０１
第２ ５卷
第 ２ 期
Ｖ０ ． Ｎｏ ２ １ ２５ ．