论文部分内容阅读
摘 要：矿井综合机械化回采工作面的顺利进行，对安全生产有着很高的要求，综采工作面在进行过程中，上隅角极易因瓦斯聚集而产生危险，这将对工作的安全和效率带来了很大的威胁。本文将对综采工作面进行过程当中上隅角的瓦斯积聚现象和积聚成因进行探讨，希望能够通过合理的分析，找到解决上隅角瓦斯积聚问题的有效方法，从而确保综采工作面的安全进行。
关键词：综采工作面；上隅角；瓦斯积聚；治理
随着近年来科学技术和先进机械设备的不断发展，我国对煤炭矿井开采工作也越来越深入，矿井综合机械化回采工作面的工作强度也不断加大。而这些工作的深入进行，也导致了煤炭矿井的采空区越来越大，因此常常造成工作面上隅角的瓦斯由于漏风而大量积聚。传统工程结构的通风系统，并不能减少瓦斯的积聚，因而，必须引入新的工程结构和新的技术手段。以避免因瓦斯积聚而引起的采集工作效率降低，甚至对煤矿工作人员的生命安全带来威胁。
1 引起综采工作面上隅角瓦斯积聚的原因
1.1 风流
风流是造成综采工作面瓦斯异常积聚的一个重要原因。采煤工作面对的通风方法有U型、Z型、Y型、W型等多种。我国通常采用的是U型的方式。U型工作面中，采空区瓦斯浓度在上隅角处最大。从风流方面来看，由于综采工作面上隅角风的流速较小，有时会形成风涡流。而由于风涡流的存在，综采面上隅角的风流受到影响，无法正常工作，对应及时处理的瓦斯不能合理处理，是瓦斯留在工作面上，而风涡流又经常把瓦斯带入到综采工作面的上隅角部分，时间一长，就造成了上隅角部分的瓦斯大量积聚。若工作面上隅角出现滞后回柱，切顶排面上也可能会形成瓦斯积聚，就更容易形成因瓦斯积聚量过大而导致的危险。
1.2 压力差
综采工作面上隅角两面的压力差，也是造成瓦斯的積聚的一个重要原因。巷道风流中，存在这静压、位压和动压，三种压力的总和，叫做全压。全压差将决定巷道中风的流速和流向。上隅角两面的位压和静压相同，风速的差别将导致采煤工作面上隅角处出现风流速减慢，而上隅角两面的风速差降低，风流就会出现紊流，进而出现严重的耗能现象。
1.3 漏风
矿井井下通风设施不严密、矿井采空区没有及时封闭或巷道煤柱被破坏等，都会导致采空区漏风。采空区漏风，将会引起瓦斯过量涌出，形成瓦斯积聚及瓦斯浓度增高。采空区的瓦斯顺着风向，流向上隅角，又会加大上隅角瓦斯的浓度，进而是瓦斯超限度聚集。
2 对上隅角瓦斯超限聚集的治理
2.1 安装挡风屏障
由之前的分析可知，上隅角风流和采空区的风量，是引起上隅角瓦斯积聚的重要原因。如果能够合理的安装挡风屏障，就会在一定程度上解决这个问题。上隅角处安装挡风屏障，能够尽可能减小综采工作面上隅角的风流问题，避免因风流状态异常而导致的瓦斯积聚。在安装挡风屏障时，应确保上隅角处正常的通风工作不受影响。挡风屏障对材料有较高要求，应尽可能选用软质的风筒布，屏障的长度不应低于11米。与此同时，采空区的挡风工作也不容忽视。在工作面上，可以从工作面的某个出口安装连接到上隅角的挡风屏障，这样就可以尽量避免采空区漏风，防止因漏风而导致的瓦斯积聚。采空区安装挡风屏障，应尽可能做到隔绝多余空气进入采空区。只有控制好采空区的进风量，才能避免采空区产生大量瓦斯，以减小上隅角的瓦斯浓度。因此，在上隅角和采空区安装挡风屏障具有一定的可实施性和必要性。
2.2 增大回采工作面风量
综采面上隅角处容易聚集大量的瓦斯，要想有效降低此处瓦斯，就必须实现上隅角瓦斯聚集区域的风流有效流动，也必须加强工作面主风流的扩散作用。通过多年的现场实践，可知在综采面通风正常的条件下，仅保证速度一定的风流，无法实现该区域瓦斯浓度的有效降低。若采取增大综采面风量的措施，上隅角处的风对流则会变大，但若进一步增加风量，此处的负压就会随之变大，这使得采空区的风流速度变大，使得采空区较多的瓦斯涌入工作面。如果采空区的漏风通道较多，漏风量会变大。因此，增大综采面风量，不但会增加工作面的瓦斯涌入量，还会造成以下不利影响：影响附近采掘工作面的通风情况，造成局部或整体通风的不稳定；增加工作面中的粉尘浓度，不利于工作人员作业。
2.3 安设局部通风机
在综采面内，可采取安装局部通风机的措施，并通过风筒将风流引入上隅角处，从而使得上隅角处于正压区域，该区域的瓦斯浓度得以降低，并达到规定浓度，局部通风机必须随着煤炭的开采不断前移。这一措施的优点主要有：（1）综采面上隅角区域的瓦斯可以由风筒并通过主风流进入回风巷；（2）使得综采面上隅角处的风量相应增加，从而避免此处在较短时间里聚集大量的瓦斯；（3）由于风筒具有体积小等优点，所以，其无需占用较大的空间，从而不会对工作面正常生产造成影响；（4）若风机正常工作，这一措施具有较高的安全性。
2.4 设置移动式引射器
在工作面上隅角至回风道一段距离内设置移动式引射器，抽排上隅角积存的瓦斯，引射器的风压一般在0.8Mpa-1.0MPa，风量最多可达60m3/min-80m3/min。
2.5 提高尾巷质量确保尾巷畅通无阻
工作面尾巷对治理上隅角瓦斯起到了重要作用。但在使用中存在2个问题：（1）为了保证在尾巷内不留有可燃材料，掘完尾巷后把木棚全部回掉，造成尾巷内局部冒顶，尾巷不畅通，阻碍了巷道的回风能力；（2）尾巷连通横贯没有掘到位，使得采空区冒落后不能很好地和尾巷贯通，同样也阻碍了尾巷的回风能力。为此采取了以下措施：（1）用锚杆支护来代替原有的尾巷支护方式；（2）规范横贯的数量设置、送巷长度，横贯必须送到回风巷靠工作面一侧。通过以上这两条措施，能有效地确保尾巷内回风不受到外界的阻力，取得了良好的效果，有效地将上隅角的瓦斯浓度降低到规范允许的范围内。实践证明，尾巷起了很大的作用。
2.6 安装瓦斯抽放系统
瓦斯抽放管路的主干管、支管、钻场管路都必须安装设定标准孔板流量计和控制阀门。单孔连接管是也必须安设标准孔板流量计，其安设方法可孔孔安设，也可用便携式逐孔测试，既便于测试数据，又不会增加管网的阻力。涌水量大的抽放钻场，管路的低洼、起坡、变径处及其它易积水的地方要设置放水器或自动放水器，单孔内积水多时建立放水台帐，并且必须搁专人每两天放1次水。抽放管路工程施工结束后，必须进行气密性试验，并有试验记录。工程施工必须经过验收，验收不合格的要及时处理，直至合格，并提交验收报告。满足下列条件之一时，经安检部批准，钻孔方可甩掉：钻孔浓度低于15%；平行或斜交布孔时，钻孔口在采面前方2～5米之内。孔联网抽放后，每旬观察一次浓度、负压、流量等参数，数据填入钻孔观察管理牌，发现漏气、积水及时处理。抽放队要设专职人员经常对瓦斯抽放系统巡回检查，连接管、支管每日检查一次，主干管每旬一次，及时放水，堵漏、处理故障，并做好检查、放水、堵漏和故障处理记录。
结束语
综采工作面的工作，必须保证能够在安全情况下进行。煤矿采集过程中，瓦斯过量积聚，非常有可能会发生危险。瓦斯带来的危险并不仅仅是对采集工作，更会严重威胁到工作人员的生命安全。因此，瓦斯积聚的问题不容忽视，相关技术部门必须采用最先进的手段和做合理的技术，对瓦斯积聚进行治理。综采面工作进行中，必须注意到风向、风流、采空区等各种可能存在安全隐患的环节，做到对每个细节的精确处理，这样才能保障煤矿安全，使工人放心工作。
参考文献
[1]和根虎.唐安煤矿综放工作面上隅角瓦斯综合治理研究及实践[J].山西煤炭，2006（4）：56-57.
[2]田振江.富力矿综采工作面瓦斯超限的治理[J].江西煤炭科技，2013（3）：1-2.
关键词：综采工作面；上隅角；瓦斯积聚；治理
随着近年来科学技术和先进机械设备的不断发展，我国对煤炭矿井开采工作也越来越深入，矿井综合机械化回采工作面的工作强度也不断加大。而这些工作的深入进行，也导致了煤炭矿井的采空区越来越大，因此常常造成工作面上隅角的瓦斯由于漏风而大量积聚。传统工程结构的通风系统，并不能减少瓦斯的积聚，因而，必须引入新的工程结构和新的技术手段。以避免因瓦斯积聚而引起的采集工作效率降低，甚至对煤矿工作人员的生命安全带来威胁。
1 引起综采工作面上隅角瓦斯积聚的原因
1.1 风流
风流是造成综采工作面瓦斯异常积聚的一个重要原因。采煤工作面对的通风方法有U型、Z型、Y型、W型等多种。我国通常采用的是U型的方式。U型工作面中，采空区瓦斯浓度在上隅角处最大。从风流方面来看，由于综采工作面上隅角风的流速较小，有时会形成风涡流。而由于风涡流的存在，综采面上隅角的风流受到影响，无法正常工作，对应及时处理的瓦斯不能合理处理，是瓦斯留在工作面上，而风涡流又经常把瓦斯带入到综采工作面的上隅角部分，时间一长，就造成了上隅角部分的瓦斯大量积聚。若工作面上隅角出现滞后回柱，切顶排面上也可能会形成瓦斯积聚，就更容易形成因瓦斯积聚量过大而导致的危险。
1.2 压力差
综采工作面上隅角两面的压力差，也是造成瓦斯的積聚的一个重要原因。巷道风流中，存在这静压、位压和动压，三种压力的总和，叫做全压。全压差将决定巷道中风的流速和流向。上隅角两面的位压和静压相同，风速的差别将导致采煤工作面上隅角处出现风流速减慢，而上隅角两面的风速差降低，风流就会出现紊流，进而出现严重的耗能现象。
1.3 漏风
矿井井下通风设施不严密、矿井采空区没有及时封闭或巷道煤柱被破坏等，都会导致采空区漏风。采空区漏风，将会引起瓦斯过量涌出，形成瓦斯积聚及瓦斯浓度增高。采空区的瓦斯顺着风向，流向上隅角，又会加大上隅角瓦斯的浓度，进而是瓦斯超限度聚集。
2 对上隅角瓦斯超限聚集的治理
2.1 安装挡风屏障
由之前的分析可知，上隅角风流和采空区的风量，是引起上隅角瓦斯积聚的重要原因。如果能够合理的安装挡风屏障，就会在一定程度上解决这个问题。上隅角处安装挡风屏障，能够尽可能减小综采工作面上隅角的风流问题，避免因风流状态异常而导致的瓦斯积聚。在安装挡风屏障时，应确保上隅角处正常的通风工作不受影响。挡风屏障对材料有较高要求，应尽可能选用软质的风筒布，屏障的长度不应低于11米。与此同时，采空区的挡风工作也不容忽视。在工作面上，可以从工作面的某个出口安装连接到上隅角的挡风屏障，这样就可以尽量避免采空区漏风，防止因漏风而导致的瓦斯积聚。采空区安装挡风屏障，应尽可能做到隔绝多余空气进入采空区。只有控制好采空区的进风量，才能避免采空区产生大量瓦斯，以减小上隅角的瓦斯浓度。因此，在上隅角和采空区安装挡风屏障具有一定的可实施性和必要性。
2.2 增大回采工作面风量
综采面上隅角处容易聚集大量的瓦斯，要想有效降低此处瓦斯，就必须实现上隅角瓦斯聚集区域的风流有效流动，也必须加强工作面主风流的扩散作用。通过多年的现场实践，可知在综采面通风正常的条件下，仅保证速度一定的风流，无法实现该区域瓦斯浓度的有效降低。若采取增大综采面风量的措施，上隅角处的风对流则会变大，但若进一步增加风量，此处的负压就会随之变大，这使得采空区的风流速度变大，使得采空区较多的瓦斯涌入工作面。如果采空区的漏风通道较多，漏风量会变大。因此，增大综采面风量，不但会增加工作面的瓦斯涌入量，还会造成以下不利影响：影响附近采掘工作面的通风情况，造成局部或整体通风的不稳定；增加工作面中的粉尘浓度，不利于工作人员作业。
2.3 安设局部通风机
在综采面内，可采取安装局部通风机的措施，并通过风筒将风流引入上隅角处，从而使得上隅角处于正压区域，该区域的瓦斯浓度得以降低，并达到规定浓度，局部通风机必须随着煤炭的开采不断前移。这一措施的优点主要有：（1）综采面上隅角区域的瓦斯可以由风筒并通过主风流进入回风巷；（2）使得综采面上隅角处的风量相应增加，从而避免此处在较短时间里聚集大量的瓦斯；（3）由于风筒具有体积小等优点，所以，其无需占用较大的空间，从而不会对工作面正常生产造成影响；（4）若风机正常工作，这一措施具有较高的安全性。
2.4 设置移动式引射器
在工作面上隅角至回风道一段距离内设置移动式引射器，抽排上隅角积存的瓦斯，引射器的风压一般在0.8Mpa-1.0MPa，风量最多可达60m3/min-80m3/min。
2.5 提高尾巷质量确保尾巷畅通无阻
工作面尾巷对治理上隅角瓦斯起到了重要作用。但在使用中存在2个问题：（1）为了保证在尾巷内不留有可燃材料，掘完尾巷后把木棚全部回掉，造成尾巷内局部冒顶，尾巷不畅通，阻碍了巷道的回风能力；（2）尾巷连通横贯没有掘到位，使得采空区冒落后不能很好地和尾巷贯通，同样也阻碍了尾巷的回风能力。为此采取了以下措施：（1）用锚杆支护来代替原有的尾巷支护方式；（2）规范横贯的数量设置、送巷长度，横贯必须送到回风巷靠工作面一侧。通过以上这两条措施，能有效地确保尾巷内回风不受到外界的阻力，取得了良好的效果，有效地将上隅角的瓦斯浓度降低到规范允许的范围内。实践证明，尾巷起了很大的作用。
2.6 安装瓦斯抽放系统
瓦斯抽放管路的主干管、支管、钻场管路都必须安装设定标准孔板流量计和控制阀门。单孔连接管是也必须安设标准孔板流量计，其安设方法可孔孔安设，也可用便携式逐孔测试，既便于测试数据，又不会增加管网的阻力。涌水量大的抽放钻场，管路的低洼、起坡、变径处及其它易积水的地方要设置放水器或自动放水器，单孔内积水多时建立放水台帐，并且必须搁专人每两天放1次水。抽放管路工程施工结束后，必须进行气密性试验，并有试验记录。工程施工必须经过验收，验收不合格的要及时处理，直至合格，并提交验收报告。满足下列条件之一时，经安检部批准，钻孔方可甩掉：钻孔浓度低于15%；平行或斜交布孔时，钻孔口在采面前方2～5米之内。孔联网抽放后，每旬观察一次浓度、负压、流量等参数，数据填入钻孔观察管理牌，发现漏气、积水及时处理。抽放队要设专职人员经常对瓦斯抽放系统巡回检查，连接管、支管每日检查一次，主干管每旬一次，及时放水，堵漏、处理故障，并做好检查、放水、堵漏和故障处理记录。
结束语
综采工作面的工作，必须保证能够在安全情况下进行。煤矿采集过程中，瓦斯过量积聚，非常有可能会发生危险。瓦斯带来的危险并不仅仅是对采集工作，更会严重威胁到工作人员的生命安全。因此，瓦斯积聚的问题不容忽视，相关技术部门必须采用最先进的手段和做合理的技术，对瓦斯积聚进行治理。综采面工作进行中，必须注意到风向、风流、采空区等各种可能存在安全隐患的环节，做到对每个细节的精确处理，这样才能保障煤矿安全，使工人放心工作。
参考文献
[1]和根虎.唐安煤矿综放工作面上隅角瓦斯综合治理研究及实践[J].山西煤炭，2006（4）：56-57.
[2]田振江.富力矿综采工作面瓦斯超限的治理[J].江西煤炭科技，2013（3）：1-2.