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摘 要：随着贵州小型煤矿开采规模、开采强度、开采深度的加大以及壁式采煤的推广应用，回采工作面上隅角瓦斯超限的问题日益突出。为此作者根据工作面上隅角附近及采空区气体流动规律、利用采空区瓦斯空气混合气体与井下回采工作面回风风流这两个区域两种气体不同组份、不同温度导致密度差别形成工作面回风流和采空区抽采管内到地面空气柱压差，使用专用管道排放采空区瓦斯达到治理回采工作面上隅角局部瓦斯。
关键词：贵州小型煤矿;瓦斯治理;简易方法
1 贵州小型煤矿推广壁式开采的情况
毕节地区除急倾斜煤层和少数其它受地质构造影响煤层外，均采用了壁式开采。回采工艺绝大部分是炮采、少部分手镐挖，采高在2m左右;采面绝对瓦斯涌出量一般在1～4m3/min，采面配风200～600m3/min，采面回风的风流瓦斯一般都不超过《煤矿安全规程》规定的1.0%，但是当回采工作面的绝对瓦斯涌出量超过3m3/min、工作面的配风在400m3/min左右时、采面上隅角局部瓦斯就会超过《规程》2.0%的规定。这不仅制约生产，而且容易引起瓦斯事故。解决上隅角局部瓦斯超限措施：1） 加大工作面配风量;2）挂挡风帘;3）负压风筒将高浓度瓦斯排到总回风巷;4）抽出采空区瓦斯。
貴州小型煤矿主要是采用加大采面的配风量、挂挡风帘及用负压风筒将瓦斯引排到总回风。增加风量必然增大主扇功率，增加防尘工作难度且使井下系统负压增加拔出采空区和煤体的瓦斯导致治理难度加大。采用负压管将局部高浓度瓦斯引到总回风给总回瓦斯管理增加难度。采用挂挡风帘将导致系统不稳定使局部瓦斯超限。当然最好的方法是采用抽采系统将瓦斯抽出地面，但是由于贵州小型煤矿安全管理的严重滞后、供电系统的不稳定使这种先进的瓦斯治理的方法的优越性得不到充分发挥、局部瓦斯的治理关键是改变瓦斯的流向并把积聚的瓦斯带走，这种方法就贵州小型煤矿目前的特殊情况（供电的不稳定及管理滞后）而言、在稳定性上是不稳定的、在经济上讲也是不经济的。
鉴于以上几个方面的原因，作者根据采面中上部空气流动规律、气体组份及温度对气体密度的影响，利用两种不同组份空气密度差形成的空气柱压差治理采煤工作面上隅角局部瓦斯。
2 利用空气柱压差治理工作面上隅角瓦斯的系统设计与理论依据
2.1 系统设计
该系统设计很简单。在工作面回采之前，从地面铺一趟抽采管路到回采工作面的上隅角，在回采区段每隔一定的距离预留带法蓝盘的三通，工作面回采之前在上隅角加带孔的7字型立竿，在工作面推到三通之前提前加旁侧抽采管以保证在过三通时抽出高浓度瓦斯，整过回采期间的瓦斯抽采管路不回收。在管路出现负坡转为正坡的地点加放水器。
2.2 抽采原理
地面空气按体积主要有氮气和氧气两种气体组成，分别占78.03%和20.93%，随着空气流经井下巷道及工作面空气中氧气的浓度降低、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等有害有毒气体的浓度增加，但《规程》规定回采工作面及其回风流气体浓度不超过1.0%;工作面上隅角随着距离增大瓦斯浓度升高氧气及氮气浓度下降并伴随温度升高。由于同等条件下甲烷、氧气、氮气对空气比分别为0.554、1.11和0.97。因此当采空区瓦斯浓度升高、氮气和氧气浓度降低时，采空区的瓦斯空气混合气体的密度就降低，这是造成井下风流空气密度大于采空区瓦斯空气混合气体密度的主要原因。
由理想气体状态方程（PV/T=PM/（RT）=P/（RT）=常数可知，温度的升高在等压过程引起气体容重的减小，上隅角附近采空区气体的比重小于回采工作面及回风的风流空气密度。离开上隅角到采空区以里上部一定的距离气体的流动速度基本为零可视为该处气体只受位压作用而不受速压影响。那么在该处设置的抽采管管口气体受到的工作面回风流和瓦斯抽采管内气体形成的空气柱压差F满足公式：
就毕节地区而言、回采工作面出现上隅角局部瓦斯超限的煤矿开采深度井口往下在250m以上。如果采用这种方法抽采采空区瓦斯，抽采管进气气体所所受压差F为：
F>=3.332*H=3.332*250=833（Pa）=833/（9.8）=85（mmH2O）
由上计算可知采用压差处理回采工作面上隅角局部瓦斯技术上是可行的、且随着开采深度的加大更有利于瓦斯抽采;处理密闭前瓦斯积聚也是没有问题。
3 使用该方法须注意的几个问题
1） 管路的管径问题。由于管径的大小直接关系到整个抽采系统的抽采量，必须根据瓦斯涌出量综合考虑并留有余地。
2） 整个抽采系统必须在采面回采之前安设完毕。留设三通的距离视具体情况而定、距离过近抽采浓度上不来，距离过长又解决不了上隅角瓦斯。过三通之前必须先加旁侧管，保证过三通时抽出高浓度瓦斯。
3） 必须制定专门加三通和处理瓦斯管路的措施，防止加三通时印起瓦斯事故，处理瓦斯管时管内瓦斯在主扇负压作用下进入回风流中。
4） 由于采空区的气体温度高于回风流气体，导致管路中的低洼点经常积水，必须设专人放水。
5） 地面排空管远离民宅及其它建筑50m以上。
6） 控制采面的风速不要超过《煤矿安全规程》规定，风速过大影响抽采浓度。
7） 煤层有自燃发火起倾向的矿井不能使用。
4 应用效果
该方法已在两个贵州小型煤矿成功应用，抽出的瓦斯浓度在6.0%～11.0%，抽出量在3～5m3/min，抽采系统的进排气口高差分别为197m和303m，采用该抽采方法未出现过瓦斯超限。
参考文献
[1] 吴志羲、汪景武等. 煤矿矿井采矿设计手册. 北京：煤炭工业出版社，1986.
[2] 叶青、范维唐等. 总工程师工作指南. 北京：煤炭工业出版社，1990.
关键词：贵州小型煤矿;瓦斯治理;简易方法
1 贵州小型煤矿推广壁式开采的情况
毕节地区除急倾斜煤层和少数其它受地质构造影响煤层外，均采用了壁式开采。回采工艺绝大部分是炮采、少部分手镐挖，采高在2m左右;采面绝对瓦斯涌出量一般在1～4m3/min，采面配风200～600m3/min，采面回风的风流瓦斯一般都不超过《煤矿安全规程》规定的1.0%，但是当回采工作面的绝对瓦斯涌出量超过3m3/min、工作面的配风在400m3/min左右时、采面上隅角局部瓦斯就会超过《规程》2.0%的规定。这不仅制约生产，而且容易引起瓦斯事故。解决上隅角局部瓦斯超限措施：1） 加大工作面配风量;2）挂挡风帘;3）负压风筒将高浓度瓦斯排到总回风巷;4）抽出采空区瓦斯。
貴州小型煤矿主要是采用加大采面的配风量、挂挡风帘及用负压风筒将瓦斯引排到总回风。增加风量必然增大主扇功率，增加防尘工作难度且使井下系统负压增加拔出采空区和煤体的瓦斯导致治理难度加大。采用负压管将局部高浓度瓦斯引到总回风给总回瓦斯管理增加难度。采用挂挡风帘将导致系统不稳定使局部瓦斯超限。当然最好的方法是采用抽采系统将瓦斯抽出地面，但是由于贵州小型煤矿安全管理的严重滞后、供电系统的不稳定使这种先进的瓦斯治理的方法的优越性得不到充分发挥、局部瓦斯的治理关键是改变瓦斯的流向并把积聚的瓦斯带走，这种方法就贵州小型煤矿目前的特殊情况（供电的不稳定及管理滞后）而言、在稳定性上是不稳定的、在经济上讲也是不经济的。
鉴于以上几个方面的原因，作者根据采面中上部空气流动规律、气体组份及温度对气体密度的影响，利用两种不同组份空气密度差形成的空气柱压差治理采煤工作面上隅角局部瓦斯。
2 利用空气柱压差治理工作面上隅角瓦斯的系统设计与理论依据
2.1 系统设计
该系统设计很简单。在工作面回采之前，从地面铺一趟抽采管路到回采工作面的上隅角，在回采区段每隔一定的距离预留带法蓝盘的三通，工作面回采之前在上隅角加带孔的7字型立竿，在工作面推到三通之前提前加旁侧抽采管以保证在过三通时抽出高浓度瓦斯，整过回采期间的瓦斯抽采管路不回收。在管路出现负坡转为正坡的地点加放水器。
2.2 抽采原理
地面空气按体积主要有氮气和氧气两种气体组成，分别占78.03%和20.93%，随着空气流经井下巷道及工作面空气中氧气的浓度降低、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等有害有毒气体的浓度增加，但《规程》规定回采工作面及其回风流气体浓度不超过1.0%;工作面上隅角随着距离增大瓦斯浓度升高氧气及氮气浓度下降并伴随温度升高。由于同等条件下甲烷、氧气、氮气对空气比分别为0.554、1.11和0.97。因此当采空区瓦斯浓度升高、氮气和氧气浓度降低时，采空区的瓦斯空气混合气体的密度就降低，这是造成井下风流空气密度大于采空区瓦斯空气混合气体密度的主要原因。
由理想气体状态方程（PV/T=PM/（RT）=P/（RT）=常数可知，温度的升高在等压过程引起气体容重的减小，上隅角附近采空区气体的比重小于回采工作面及回风的风流空气密度。离开上隅角到采空区以里上部一定的距离气体的流动速度基本为零可视为该处气体只受位压作用而不受速压影响。那么在该处设置的抽采管管口气体受到的工作面回风流和瓦斯抽采管内气体形成的空气柱压差F满足公式：
就毕节地区而言、回采工作面出现上隅角局部瓦斯超限的煤矿开采深度井口往下在250m以上。如果采用这种方法抽采采空区瓦斯，抽采管进气气体所所受压差F为：
F>=3.332*H=3.332*250=833（Pa）=833/（9.8）=85（mmH2O）
由上计算可知采用压差处理回采工作面上隅角局部瓦斯技术上是可行的、且随着开采深度的加大更有利于瓦斯抽采;处理密闭前瓦斯积聚也是没有问题。
3 使用该方法须注意的几个问题
1） 管路的管径问题。由于管径的大小直接关系到整个抽采系统的抽采量，必须根据瓦斯涌出量综合考虑并留有余地。
2） 整个抽采系统必须在采面回采之前安设完毕。留设三通的距离视具体情况而定、距离过近抽采浓度上不来，距离过长又解决不了上隅角瓦斯。过三通之前必须先加旁侧管，保证过三通时抽出高浓度瓦斯。
3） 必须制定专门加三通和处理瓦斯管路的措施，防止加三通时印起瓦斯事故，处理瓦斯管时管内瓦斯在主扇负压作用下进入回风流中。
4） 由于采空区的气体温度高于回风流气体，导致管路中的低洼点经常积水，必须设专人放水。
5） 地面排空管远离民宅及其它建筑50m以上。
6） 控制采面的风速不要超过《煤矿安全规程》规定，风速过大影响抽采浓度。
7） 煤层有自燃发火起倾向的矿井不能使用。
4 应用效果
该方法已在两个贵州小型煤矿成功应用，抽出的瓦斯浓度在6.0%～11.0%，抽出量在3～5m3/min，抽采系统的进排气口高差分别为197m和303m，采用该抽采方法未出现过瓦斯超限。
参考文献
[1] 吴志羲、汪景武等. 煤矿矿井采矿设计手册. 北京：煤炭工业出版社，1986.
[2] 叶青、范维唐等. 总工程师工作指南. 北京：煤炭工业出版社，1990.