岳小棟

（山西省雁北煤炭工業(yè)學(xué)校，山西 大同037005）

在高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井中，U 形通風(fēng)工作面采空區(qū)上隅角不僅容易積聚瓦斯，而且采空區(qū)的瓦斯容易通過上隅角漏入回風(fēng)巷，引起回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸?，?yán)重制約著工作面產(chǎn)量提高，并對安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[1～3]。本文基于分析上隅角瓦斯超限抽排治理瓦斯原理，針對U 型通風(fēng)工作面上隅角瓦斯超限的缺點(diǎn)，提出了不同的瓦斯抽采方法并取得了良好效果。

1 上隅角的瓦斯來源及超限原因

“U”型通風(fēng)采煤工作面在正常通風(fēng)條件下，在工作面進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷風(fēng)流壓差作用下，上隅角作為工作面的漏風(fēng)區(qū)是采空區(qū)瓦斯涌出的必經(jīng)之道，必然造成上隅角瓦斯積聚[4～5]，如圖1所示。

圖1 U 形通風(fēng)工作而風(fēng)流流動(dòng)

2 煤礦概況

礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力180 萬t/a?，F(xiàn)主采二層煤，平均厚度為18.33m，煤層傾角平均4°。頂板巖性為粗砂巖，底板巖性為粉砂巖。

煤層原始瓦斯含量為4.77～23.59m3/t，全礦井絕對瓦斯涌出量為188.08m3/min，相對涌出量為62.43m3/t，為高瓦斯礦井。礦井開采前在上隅角預(yù)埋一趟Ф400mm 的瓦斯管引出，利用抽排風(fēng)機(jī)抽采，重點(diǎn)解決上隅角瓦斯超限。

3 上隅角瓦斯抽采法及效果分析

3.1 上隅角埋管抽采法。上隅角埋管抽采法是工作面開采前沿風(fēng)巷上幫敷設(shè)一趟Ф400mm 瓦斯管（見圖2 所示），每12m抽采管留設(shè)一個(gè)Ф400mm 變Ф219mm 的三通（三通口向上），并安裝立管，加設(shè)堵板，立管安裝高度不低于1.5m，當(dāng)工作面推采至三通時(shí)，及時(shí)將堵板拆除并將孔口用鋼絲網(wǎng)包裹，防雜物堵塞抽采管。在抽采立管處碼放“#”型木垛，在埋入采空區(qū)的抽采管每隔0.1m 在其上方斜戧一道木，對抽采管進(jìn)行保護(hù)。在抽采管出口處安裝抽排風(fēng)機(jī)，利用抽排風(fēng)機(jī)抽采采空區(qū)上隅角瓦斯，抽采時(shí)管內(nèi)平均抽采濃度為2.2%，抽采純量平均為7.14m3/min。

圖2 上隅角埋管抽排上隅角瓦斯

3.2 上隅角抽排風(fēng)機(jī)抽采法。白芨溝煤礦在利用上隅角埋管抽采時(shí)，收到了較好的效果。但采空區(qū)采過后埋入的瓦斯管無法回收，造成材料浪費(fèi)嚴(yán)重。為便于管理，本著節(jié)約材料的原則，現(xiàn)場試驗(yàn)可利用抽排風(fēng)機(jī)連接抽排風(fēng)筒直接抽排上隅角瓦斯（如圖3 所示）。在上隅角碼放砂袋墻，將抽排風(fēng)筒引至上隅角砂袋墻內(nèi)，并在砂袋墻外設(shè)置風(fēng)障，將風(fēng)筒吸風(fēng)口封閉在回風(fēng)巷上幫與沿走向設(shè)置的風(fēng)障內(nèi)，使上隅角形成局部負(fù)壓區(qū)，利用抽排風(fēng)機(jī)引放上隅角瓦斯。在采用上隅角抽排風(fēng)機(jī)引放上隅角瓦斯后，經(jīng)測定風(fēng)筒內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)2.4%，抽排瓦斯量達(dá)7.0m3/min，抽采效果比上隅角埋管抽采效果好，截止2009 年3月已累計(jì)抽出瓦斯量112.12 萬m3，如表1 所示。

表1 上隅角抽排風(fēng)機(jī)抽采量分布表

圖3 上隅角抽排風(fēng)機(jī)排除上隅角瓦斯

3.3 尾巷抽采法。利用工作面采過的回風(fēng)橫川抽排采空區(qū)瓦斯，在巷道內(nèi)敷設(shè)Ф219 mm、Ф450mm 瓦斯管，并將巷道口封閉，當(dāng)工作面推進(jìn)5～10m 后，其頂板與尾巷巷道冒通，形成較大的瓦斯賦存空間，隨著工作面的推進(jìn)，空間越來越大，然后進(jìn)行低負(fù)壓大流量高濃度抽采。解決上隅角、架后及回風(fēng)流的超限瓦斯（見圖4）。

圖4 尾巷抽采布置示意圖

工作面采過回風(fēng)二川后，提前在閉內(nèi)預(yù)埋兩趟瓦斯抽采管路，一趟為Ф219mm 的瓦斯管，利用南二瓦斯抽采泵抽采，抽采濃度為2%，抽采純量為2.1m3/min；一趟為Ф450mm 的瓦斯管，利用FBDC№6.6-2×26kW 軸流對旋式抽排風(fēng)機(jī)抽采，抽采時(shí)管內(nèi)抽采濃度平均為1.7%，抽采純量為3.91m3/min，截止2009年2 月已累計(jì)抽出瓦斯量137.85 萬m3，具體見表2。

表2 尾排抽采量分布表

4 結(jié)論

4.1 分析了U 型通風(fēng)工作面采空區(qū)瓦斯的來源及上隅角超限原因，并提出了增加漏風(fēng)匯和通過減少采空區(qū)漏風(fēng)量來治理采空區(qū)上隅角的瓦斯超限。

4.2 煤礦在利用上隅角埋管抽采時(shí)，管內(nèi)平均抽采濃度為2.2%，抽采純量為7.14m3/min，收到了較好的效果。

4.3 在采用上隅角抽排風(fēng)機(jī)引放上隅角瓦斯后，抽排瓦斯量達(dá)7.0m3/min，抽采效果比埋管抽采效果好，截止2009 年3 月累計(jì)抽出瓦斯112.12 萬m3。

4.4 在工作面采過的回風(fēng)橫川中敷設(shè)瓦斯管，利用軸流對旋式抽排風(fēng)機(jī)抽采，抽采濃度平均1.7%，抽采純量3.91m3/min，截止2009 年2 月已累計(jì)抽出瓦斯量137.85 萬m3。