淺析煤礦上隅角瓦斯積聚原因及治理技術(shù)

1、淺析煤礦上隅角瓦斯積聚原因及治理技術(shù)摘要：分析了煤礦上隅角瓦斯分布規(guī)律和積聚原因及影響積聚的因素，并對治理煤礦上隅角瓦斯積聚方法進行了歸納總結(jié)，為上隅角瓦斯積聚的治理工作積累的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：上隅角；瓦斯積聚；原因；治理技術(shù)1 前言回采工作面上隅角是井下局部瓦斯積聚最為嚴重的部位。但是，由于目前瓦斯治理技術(shù)上的缺陷，上隅角瓦斯積聚問題始終不能得到徹底的根除，對井下安全生產(chǎn)狀況構(gòu)成極大威脅。隨著采煤機械化程度的提高，回采工作面產(chǎn)量不斷提高，回采工作面上隅角瓦斯積聚問題顯得更加突出，并且已經(jīng)成為煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患。在近些年里，國內(nèi)發(fā)生的瓦斯爆炸惡性事故，其中上隅角瓦斯積聚引起的事故已經(jīng)占了相當(dāng)大

2、的比重。因此，為了實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)高產(chǎn)高效，采取安全、經(jīng)濟、可靠和高效的技術(shù)措施來治理上隅角瓦斯積聚問題己經(jīng)變得迫在眉睫。如何采取有效措施防止上隅角瓦斯的積聚，對于工作面安全生產(chǎn)和增加工作面產(chǎn)量有重大意義。2 原因分析2.1 上隅角瓦斯分布規(guī)律1-4上隅角屬于瓦斯高濃度區(qū)域。瓦斯在上隅角處仍然受到浮升力的作用，相對集中在上隅角的上部，上部瓦斯的濃度大于下部瓦斯的濃度。目前，我國煤礦回采工作面大多采用U型和Y型通風(fēng)方式。下面結(jié)合簡圖，在U型和Y型通風(fēng)方式下，對上隅角瓦斯的分布規(guī)律進行分析。圖 2-1 U型通風(fēng)上隅角瓦斯分布圖圖 2-2 U型通風(fēng)上隅角瓦斯分布局部放大圖對于采用U型通風(fēng)方式的系統(tǒng)，采空

3、區(qū)中瓦斯的分布情況如圖2-1所示，圖2-1顯示了U型通風(fēng)方式的系統(tǒng)中上隅角瓦斯分布代表性。由于采空區(qū)中的漏風(fēng)以及瓦斯分子的擴散作用，使得上隅角處的瓦斯?jié)舛燃眲≡黾?。上隅角處瓦斯的分布情況如圖2-2所示。對于采用Y型通風(fēng)方式的系統(tǒng)，采空區(qū)中的瓦斯的分布情況如圖2-3所示。Y型通風(fēng)系統(tǒng)的特征是由兩個進風(fēng)巷進風(fēng)，一個出風(fēng)巷排風(fēng)。采用這種通風(fēng)方式的系統(tǒng)。上隅角瓦斯的分布情況如圖2-4所示。從圖中，我們可以看出，采用Y型通風(fēng)方式，上隅角的瓦斯被新鮮風(fēng)流帶走，瓦斯在上隅角處無法積聚，有效地消除了上隅角瓦斯積聚問題。圖 2-3 Y型通風(fēng)上隅角瓦斯分布圖圖 2-4 Y型通風(fēng)上隅角瓦斯分布局部放大圖2.2 上隅

4、角瓦斯積聚原因分析在正常主風(fēng)流作用下，U形工作面上隅角瓦斯積聚是三個方面因素綜合作用引起的5-7。 (1)漏風(fēng)對工作面采取U型通風(fēng)方式時，在工作面進風(fēng)巷和回風(fēng)巷的風(fēng)流壓差作用下，進風(fēng)流會有部分風(fēng)流漏入采空區(qū)中，漏入的風(fēng)流會將采空區(qū)內(nèi)高濃度瓦斯帶走，上隅角作為工作面的漏風(fēng)匯，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，且含瓦斯空氣密度較小，采空區(qū)內(nèi)含高濃度瓦斯的空氣向上隅角運移，使上隅角成為采空區(qū)高濃度瓦斯集中涌出的地點，帶入到回風(fēng)巷中，引起瓦斯?jié)舛确e聚。采空區(qū)中的瓦斯?jié)舛仍礁?，被漏風(fēng)流帶出的瓦斯量就越大，引起上隅角瓦斯積聚的可能性也越大。 (2)渦流 由于主風(fēng)流方向的改變和邊界幾何條件

5、的限制，上隅角風(fēng)流速度很低，并出現(xiàn)渦流區(qū)，渦流運動使采空區(qū)涌出的大量高濃度瓦斯難以進入主風(fēng)流中，使得瓦斯不能及時向外擴散，從而造成高濃度瓦斯在上隅角附近做循環(huán)運動，形成上隅角瓦斯積聚。統(tǒng)計資料顯示：當(dāng)回采工作面絕對瓦斯涌出量大于2-3m3/min時，則可能發(fā)生上隅角瓦斯積聚。 (3)瓦斯擴散運移主風(fēng)流對上隅角僅通過風(fēng)流速度梯度引起的橫向脈動和對流運移作用，在一般的定常主風(fēng)流中，其風(fēng)流脈動值很小，橫向脈動比縱向脈動更小，故對瓦斯的驅(qū)散作用很小。2.3 上隅角瓦斯積聚影響因素影響上隅角瓦斯積聚的主要因素有自然因素、開采因素和通風(fēng)因素。具體的說，對上隅角影響最為明顯的是：煤層傾角、放炮、放頂煤、回料

6、和風(fēng)向8-10。(1)煤層傾角 煤層傾角對上隅角瓦斯涌出的影響主要表現(xiàn)在：第一，傾角直接影響到頂板的活動，傾角的增大將減少采空區(qū)內(nèi)瓦斯的存儲量，使得采空區(qū)涌出的瓦斯量增加，也降低了采空區(qū)對瓦斯涌出量變化的緩沖能力；第二，傾斜角度的大小影響到采空區(qū)內(nèi)瓦斯的存儲方式，傾斜角較小，采空區(qū)內(nèi)阻力分布均勻，采空區(qū)瓦斯向工作面的涌出穩(wěn)定，傾斜角較大，巖石具有下滑運動，就會在采空區(qū)內(nèi)產(chǎn)生空洞，采空區(qū)內(nèi)的瓦斯就會存儲于這些空洞中，當(dāng)發(fā)生放炮或頂板冒落時，空洞中的瓦斯就會向工作面上涌出，造成瓦斯涌出的不穩(wěn)定性；第三，煤層傾角過大，將改變采空區(qū)內(nèi)的瓦斯的濃度梯度，使高濃度的瓦斯更接近上隅角，增加了采空區(qū)內(nèi)的瓦斯向

7、上隅角的擴散。 (2)放炮工序 放炮對上隅角瓦斯的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面。放炮落煤時，煤層會釋放出大量的瓦斯氣體，放炮產(chǎn)生的炮轟沖擊波會干擾采空區(qū)內(nèi)的瓦斯靜止區(qū)，影響采空區(qū)內(nèi)的瓦斯分布，會將部分瓦斯氣體帶入上隅角，另外，放炮落煤后，將會加大工作面上通風(fēng)風(fēng)阻，致使向采空區(qū)中的漏風(fēng)量的增加，擴大了采空區(qū)中紊流區(qū)域，將更多的瓦斯氣體帶入到工作面上隅角。 (3)放頂煤工序 放頂煤過程中采空區(qū)內(nèi)瓦斯的濃度會升高，使得漏風(fēng)流帶出的瓦斯也會相應(yīng)的增加，也就加快了上隅角瓦斯的積聚，放頂煤工序也改變了采空區(qū)內(nèi)瓦斯存儲的空間布局，使得靜止區(qū)和層流區(qū)內(nèi)高濃度瓦斯進入紊流區(qū)，從而被漏風(fēng)流經(jīng)上隅角帶出采空區(qū)，另外，

8、放頂煤使得采空區(qū)的空間加大，采空區(qū)內(nèi)的通風(fēng)阻力減小，這樣流經(jīng)采空區(qū)的風(fēng)量也會相應(yīng)的增加，呆滯采空區(qū)內(nèi)更多的瓦斯氣體被帶至上隅角。 (4)回料工序 最主要的影響是回料使得采空區(qū)通風(fēng)阻力降低的同時，工作面的通風(fēng)斷面減小，通風(fēng)阻力增加，流經(jīng)采空區(qū)的風(fēng)量比放頂煤時還要大，勢必會將采空區(qū)內(nèi)更多的瓦斯氣體帶出至上隅角。 (5)工作面風(fēng)流方向流經(jīng)采空區(qū)內(nèi)的風(fēng)流是呈弧形的，采空區(qū)上、下兩端風(fēng)速較大，中部風(fēng)速較小，瓦斯的濃度變化規(guī)律是進風(fēng)側(cè)低，回風(fēng)側(cè)高。上行通風(fēng)時，上部紊流區(qū)變大，層流區(qū)變小，將層流區(qū)內(nèi)的瓦斯氣體帶入工作面上隅角；采用下行通風(fēng)時，因瓦斯上浮運動帶到采空區(qū)上部的瓦斯流經(jīng)采空區(qū)的風(fēng)流帶到采空區(qū)的深部

9、，隨著風(fēng)流流動又有一部分瓦斯上浮到頂板，再沿頂板正傾斜方向向上上浮，上浮到頂部的瓦斯又被流經(jīng)采空區(qū)的風(fēng)流帶到采空區(qū)的更深部，這樣就形成循環(huán)運動，隨著不斷循環(huán)把大部分瓦斯帶入采空區(qū)深部，因此下行通風(fēng)工作面上隅角的瓦斯?jié)舛容^小。3上隅角瓦斯積聚治理方法 目前國內(nèi)外治理工作面上隅角瓦斯積聚的主要方法有：風(fēng)障法、無火花風(fēng)機引排法、壓風(fēng)引射器引排法、小型液壓風(fēng)機吹散法、“脈動通風(fēng)”吹散法、鉆孔及埋管抽放法、改變通風(fēng)系統(tǒng)法、尾巷排放法、直管高壓水射流風(fēng)機吹散法等，這些方法概括起來大致可分為兩類：通風(fēng)治理法和瓦斯抽放治理法。3.1 通風(fēng)治理11-14（1）風(fēng)流稀釋、帶走 引導(dǎo)風(fēng)流稀釋的實質(zhì)是把新鮮風(fēng)引入到回

10、采工作面的上隅角，將該處積聚的瓦斯稀釋并帶走。采用此種方法應(yīng)根據(jù)瓦斯來源、涌出量大小、巷道布置和通風(fēng)方式等具體情況布置。引導(dǎo)風(fēng)流方法有：風(fēng)障法、尾巷法。 風(fēng)障法當(dāng)回采工作面上隅角瓦斯涌出濃度不大（3%左右）的情況下應(yīng)用。風(fēng)障材料多為帆布。該方法的優(yōu)點是安設(shè)簡單、經(jīng)濟；缺點是引入的風(fēng)量較小，風(fēng)障受支架的限制很難斜向伸至上隅角，尚需隨工作面的推進而前移，另外風(fēng)障占據(jù)人行道，遮擋工作人員視線，會使作業(yè)環(huán)境變窄和增加通風(fēng)阻力。 尾巷法采空區(qū)12圖3-1 尾巷排除上隅角瓦斯國內(nèi)外均有應(yīng)用，常用于瓦斯涌出量較大、積聚較嚴重的場所。尾巷排除積聚瓦斯布置方式見圖3-1，在工作面的回風(fēng)有兩條巷道，一條為回風(fēng)巷，

11、另一條為回風(fēng)副巷，也就是尾巷。在上圖的巷道布置中，通常是將工作面后方(采空區(qū))回風(fēng)巷與尾巷間聯(lián)絡(luò)眼的密閉打開一個窗口，如圖中1號聯(lián)絡(luò)眼，窗口大小視上隅角瓦斯涌出量大小而決定，這樣一來，工作面的風(fēng)流一部分經(jīng)工作面上隅角進入回風(fēng)巷，另一部分風(fēng)流則經(jīng)聯(lián)絡(luò)眼進入尾巷，能有效地控制采空區(qū)的瓦斯的流向，不僅排除了上隅角瓦斯，同時亦會降低回風(fēng)巷的瓦斯?jié)舛?。該法的?yōu)點是排瓦斯效果好，也易于實施；缺點是當(dāng)1號聯(lián)絡(luò)眼由于工作面的推進而被置于采空區(qū)后方時，上隅角很接近2號聯(lián)絡(luò)眼，但還不到2號聯(lián)絡(luò)眼時(見圖3-2)。采空區(qū)12圖 3-2 尾巷排除上隅角瓦斯困難時期由于采空區(qū)與1號聯(lián)絡(luò)眼連接的通道被壓實，通風(fēng)阻力增大，

12、這時通風(fēng)很困難，這就造成經(jīng)采空區(qū)聯(lián)絡(luò)巷進入尾巷那部分風(fēng)流會由上隅角吹出。所以上隅角瓦斯積聚還是難于解決；另外尾巷的瓦斯?jié)舛刃鑷栏窆芾?。所以這種方法對于上隅角瓦斯積聚難于徹底解決。（2）均壓治理上隅角瓦斯 采用均壓措施，控制采空區(qū)瓦斯涌出均壓措施的實質(zhì)是均衡采空區(qū)兩側(cè)的壓差，減少采空區(qū)漏風(fēng)量，這一技術(shù)本是治理采空區(qū)自然發(fā)火的常用措施，近些年不少礦井用以控制采空區(qū)瓦斯涌出。 用局部通風(fēng)機均壓法治理采空區(qū)上隅角瓦斯該方法的主要目的是減少采空區(qū)漏風(fēng)和采空區(qū)上隅角瓦斯涌出。根據(jù)采空區(qū)漏風(fēng)和上隅角瓦斯的涌出取決于通風(fēng)壓差的原理，決定采用在中切眼風(fēng)門位置安設(shè)一臺局部通風(fēng)機，用壓入式通風(fēng)，直接向采空區(qū)上隅角處

13、供風(fēng)的措施(圖3-3)，此種方法在平煤一礦進行了應(yīng)用。采空區(qū)AB風(fēng)筒局扇圖 3-3 局部通風(fēng)機均壓法 其主要作用有：一是降低工作面A, B兩點間的壓差，以采用28kW局部通風(fēng)機供風(fēng)為例，A, B兩點間的壓差可降低35%左右，故而有利于減少采空區(qū)漏風(fēng)和采空區(qū)上隅角的瓦斯涌出；二是對采空區(qū)上隅角的瓦斯涌出具有直接阻礙和沖淡作用；同時，由于減少了采空區(qū)漏風(fēng)，故而有利于提高采空區(qū)上隅角瓦斯抽放濃度和效果。 采用局部通風(fēng)機壓入式通風(fēng)時，其具體參數(shù)要求：一是在中切眼風(fēng)門位置布置一臺局部通風(fēng)機，以28kW為宜，供風(fēng)量要求在250300m3/min；二是風(fēng)筒出風(fēng)端距上隅角的距離應(yīng)小于或等于5m，并且，為了使風(fēng)

14、筒出風(fēng)端能始終保持一定距離，風(fēng)筒需隨工作面的推進而逐步后移，故需設(shè)一段伸縮性風(fēng)筒；三是實施中應(yīng)注意綜采工作面供風(fēng)量與壓風(fēng)量的比例，其值應(yīng)保持在1/4左右。否則，倘若供風(fēng)量太大，而壓風(fēng)量又太小，則無法達到預(yù)定效果。 脈沖通風(fēng)法治理工作面上隅角瓦斯 中國礦業(yè)大學(xué)楊勝強副教授等經(jīng)過研究和實驗提出了脈沖通風(fēng)法治理“L”型工作面上隅角瓦斯積聚的理論及技術(shù)。作用原理見下圖3-4，楊勝強副教授等提出由于瓦斯密度比空氣小，則瓦斯?jié)舛雀叩奈F其密度較小，瓦斯?jié)舛鹊偷奈F其密度較大。據(jù)相關(guān)資料表明：越靠近上隅角，瓦斯?jié)舛仍礁?，密度越小；距離上隅角越遠，則瓦斯?jié)舛仍降?，密度越大。因此，在脈沖風(fēng)流作用下會出現(xiàn)以下效果

15、：1.加速運動時，濃度較大而密度較小的含瓦斯微團，與相鄰濃度較小而密度較大的含瓦斯微團相比較，就會出現(xiàn)一個速度差，從而在它的前面形成一個正壓區(qū)，而在它后面則形成一個負壓區(qū)；2.減速運動時，濃度較大而密度較小的含瓦斯微團，與相鄰濃度較小而密度較大的含瓦斯微團相比較，也會出現(xiàn)一個速度差，但在它的前面形成的是一個負壓區(qū)，后面則形成一個正壓區(qū)。對于存在瓦斯?jié)舛忍荻鹊臋M斷面，由于正壓區(qū)和負壓區(qū)的存在，必然引起含瓦斯?jié)舛炔煌南噜徫F在垂直于風(fēng)流速度方向的空間運動，而含瓦斯微團的這種空間運動必然導(dǎo)致瓦斯沿濃度降低的方向遷移。所以，旋轉(zhuǎn)脈沖風(fēng)流可以使二者強烈混合，消除瓦斯?jié)舛确植疾痪鶆蚣熬植康耐咚狗e聚。上隅

16、角脈沖風(fēng)機回風(fēng)巷圖 3-4 脈沖通風(fēng)法治理工作面上隅角瓦斯旋轉(zhuǎn)脈沖風(fēng)流的強力射流作用，使在脈沖風(fēng)機周圍的射流有效射程內(nèi)，若存在局部瓦斯積聚，將受到強力的旋轉(zhuǎn)射流作用。如圖3-4所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)射流作用于上隅角時，旋轉(zhuǎn)射流的強力橫掃作用使渦流區(qū)積聚瓦斯沿著旋轉(zhuǎn)方向被帶走，同時受到射流邊界的卷吸作用被射流所稀釋；當(dāng)旋轉(zhuǎn)射流轉(zhuǎn)動離開上隅角后，在射流的后部將形成渦流負壓區(qū)，采空區(qū)涌出的高濃度瓦斯隨之進到渦流負壓區(qū)，當(dāng)下一次射流作用上隅角時，進入渦流負壓區(qū)的高濃度瓦斯又受到這次旋轉(zhuǎn)射流的強力橫掃作用而沿著旋轉(zhuǎn)方向被帶走，進入到主風(fēng)流區(qū)中。如此往復(fù)循環(huán)，消除上隅角的瓦斯積聚。（3）增加漏風(fēng)匯即采用一源多匯的通

17、風(fēng)方式，在這種采場中，采空區(qū)上隅角瓦斯可以從漏風(fēng)匯中排出，當(dāng)然，如果漏風(fēng)匯的強度較小，而采空區(qū)上隅角瓦斯量又較大，這時采空區(qū)上隅角瓦斯就會積聚并仍可能涌入工作面。此外，漏風(fēng)匯的位置對采空區(qū)上隅角瓦斯的排放也具有重要影響，當(dāng)漏風(fēng)匯的位置距工作面切頂線很近時，即使漏風(fēng)量較小，由于通過采空區(qū)的絕大部分流線將匯集于漏風(fēng)匯，此時采空區(qū)上隅角瓦斯往往也能夠得到排放，而不至于大量涌入工作面。因此，合理地調(diào)整漏風(fēng)匯的位置和強度對解決采空區(qū)上隅角瓦斯積聚和避免大量涌入工作面具有重要作用。所以回采工作面的上隅角能否積聚瓦斯，其與工作面的通風(fēng)系統(tǒng)密切相關(guān)?？梢酝ㄟ^改變回采工作面的通風(fēng)系統(tǒng)治理上隅角瓦斯積聚，工作面的

18、通風(fēng)系統(tǒng)可劃分為以下基本類型（見圖3-5）。（a）U型后退 （b）U型前進（c）Z型后退 （d）Z型前進圖3-5 通風(fēng)系統(tǒng)基本類型（a）與（d）類型的上隅角易積聚瓦斯，（b）與（c）類型則不易積聚瓦斯，因此，預(yù)防回采工作面上隅角積聚瓦斯的最根本措施，是合理的選擇通風(fēng)系統(tǒng)。近年來廣泛應(yīng)用的Y型通風(fēng)系統(tǒng)，如圖3-6，均實現(xiàn)了預(yù)防上隅角瓦斯積聚的目的，如圖中顯示，因采空區(qū)的瓦斯受通風(fēng)負壓的作用就會向回風(fēng)道方向涌出，不會向工作面上隅角涌出，故避免了上隅角瓦斯積聚。但回風(fēng)巷是在采空區(qū)中維護的，增加了維護費用，并且容易引起采空區(qū)漏風(fēng)，對有自燃危險的煤層不適用。圖 3-6 Y型通風(fēng)系統(tǒng)3.2 瓦斯抽放治理1

19、5-17采空區(qū)瓦斯的涌出，在礦井瓦斯來源中占有相當(dāng)?shù)谋壤@是由于在瓦斯礦井采煤時，尤其是開采煤層群和厚煤層條件下，鄰近煤層、未采分層、圍巖、煤柱和工作面丟煤中都會向采空區(qū)涌出瓦斯，不僅在工作面開采過程中涌出，并且工作面采完密閉后也仍有瓦斯繼續(xù)涌出。一般新建礦井投產(chǎn)初期，采空區(qū)瓦斯在礦井瓦斯涌出總量中所占比例不大，隨著開采范圍的不斷擴大，相應(yīng)地采空區(qū)瓦斯的比例也逐漸增大，特別是一些開采年限久的老礦井，此時臨近層瓦斯將大量涌入采空區(qū)，從采空區(qū)涌出瓦斯量占全礦井涌出瓦斯量多數(shù)可達25%30%,少數(shù)礦井達40%50%，甚至更大。對這一部分瓦斯如果只靠通風(fēng)的辦法解決，顯然是增加了通風(fēng)的負擔(dān)，而又不經(jīng)濟，

20、而且不能徹底解決。通過國內(nèi)外的實踐，對采空區(qū)瓦斯進行抽放，不僅可行，而且也是有效的。 目前采空區(qū)瓦斯抽放己成為幾種主要方法的一種，特別是國外，都非常重視這類瓦斯的抽放，抽出的瓦斯量在總抽放量中占有較大的比重，如德國及日本均達30%左右。目前我國開始注意采空區(qū)瓦斯的抽放，逐步將其納入礦井綜合抽放瓦斯的一個方面加以考慮。 采空區(qū)瓦斯的抽放方式是多種多樣的，將其歸類，則基本上可劃分為兩類：按開采過程來劃分，可分為回采過程中的采空區(qū)抽放和采后密閉采空區(qū)抽放；按采空區(qū)狀態(tài)劃分，可分為半封閉采空區(qū)抽放和全封閉采空區(qū)抽放。這兩種劃分方法實質(zhì)上包含相同的范疇。現(xiàn)取其中之一進行分類敘述。半封閉采空區(qū)是指回采工作

21、面后方的、工作面回采過程中始終存在、并且隨著采面的推進范圍逐漸增加的采空區(qū)。由于這種采空區(qū)是和通風(fēng)網(wǎng)路連通的，來源于各個方面的瓦斯涌入采空區(qū)后，又涌向工作面并經(jīng)回風(fēng)流排出，當(dāng)采空區(qū)積存和涌出瓦斯較大時，將使工作面上隅角或回風(fēng)流瓦斯經(jīng)常處于積聚狀態(tài)，有時還可能由于頂板的冒落而引起采空區(qū)瓦斯的突然大量涌出，對生產(chǎn)構(gòu)成很大的威脅。若能通過各種采空區(qū)瓦斯的抽放方法，將采空區(qū)瓦斯抽出，則可直接減少工作面的瓦斯涌出量，使回采工作得以安全和順利進行。(1)插(埋)管抽放 插管法抽放，是把帶孔眼的管子在頂板冒落前直接插進采空區(qū)進行抽放。插入的管子直徑75100mm，處在采空區(qū)內(nèi)一端的管子約長22.5m，管壁鉆

22、有小孔，該管盡量靠近煤層頂板，處于瓦斯?jié)舛雀叩牡攸c。這種方法抽出的瓦斯?jié)舛炔桓?，通常只?0%25%，其抽放效果取決于抽出混合氣體中的瓦斯?jié)舛群椭Ч茉斐韶搲哼@兩個因素。這一方法的優(yōu)點是簡單易行，成本低；其缺點是效率低。埋管法抽放和插管法抽放基本上是相同的類型，只是布置方式不同，后退式預(yù)埋管法抽取采空區(qū)上隅角瓦斯(圖3-7)30m采空區(qū)綜采面5m圖 3-7 后退式預(yù)埋管法示意圖當(dāng)?shù)?根預(yù)埋豎管進入采空區(qū)上隅角510m時，開始抽放;當(dāng)進入采空區(qū)內(nèi)部的距離為30m左右時，再布置第2根預(yù)埋豎管，依次類推，使外端抽放點的位置始終保持在1030m范圍內(nèi)。為了提高抽放效果，預(yù)埋豎管的布置應(yīng)防止發(fā)生堵塞現(xiàn)象和

23、頂板冒落砸壞，以免影響抽放效果。抽放豎管布置方式是在其底座用三通與抽放管相聯(lián)，豎管長1.41.5m，頂端用蓋盤封閉，在頂端0.4m范圍內(nèi)均勻鉆1214個l0mm的小孔，并用23層紗窗布包好，伸入采空區(qū)頂板方向進行抽放。此外，為減少采空區(qū)漏風(fēng)，提高抽放效果，在預(yù)理管外側(cè)5m左右位置筑一道密閉(材料可采用麻袋裝鋸末等)，密閉寬度由實際情再定，在進風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)同時進行。 根據(jù)研究資料表明：利用通風(fēng)可解決的絕對瓦斯涌出量小于或等于15m3/min，其中采空區(qū)瓦斯涌出量約占50%。因此，采空區(qū)上隅角瓦斯抽放中尚需解決的抽放瓦斯量大于或等于3m3/min，在采空區(qū)預(yù)埋管法抽放中，瓦斯?jié)舛葢?yīng)大于或等于25%

24、，取25%計算，則抽放管中瓦斯流量應(yīng)該大于或者等于12m3/min。但此種方法對于瓦斯涌出量很大時難以徹底治理。 (2)向冒落拱上方打鉆孔抽放 鉆孔孔底應(yīng)處在初始冒落拱的上方，以捕集處于冒落帶中的上部卸壓層和未開采的煤層或下部卸壓層向采空區(qū)涌出的瓦斯。這種抽放方式，有的可以抽出較高濃度的瓦斯，鉆孔的單孔瓦斯流量可達24m3/min左右，可使采區(qū)瓦斯涌出量降低20%35%。經(jīng)氣體測定表明，該種鉆孔不僅可抽來自上部鄰近層的瓦斯，亦可抽取采空區(qū)積聚的瓦斯。但高位鉆場受鉆機能力的限制，鉆場間距往往不大，而綜采面推進速度比較快，抽放管路回撤頻繁，鉆場有效抽放時間短，鉆孔施工質(zhì)量難以保證，所以一般效果比較

25、差。 (3)在老頂巖石中打水平巷道(鉆孔)抽放 當(dāng)涌向采空區(qū)的瓦斯主要來自開采煤層的頂板之上，而頂板為易于破碎的巖石，從開采層往上打鉆抽放有困難時，可采用從老頂巖石中打水平巷道(鉆孔)抽放。鉆場布置在回風(fēng)井下幫，先開150的斜巷，至風(fēng)巷頂部垂距47m，再掘4m平巷作鉆場，每個鉆場打一孔48個，終孔點高度處于冒落拱的上方0.51.Om左右，鉆場間距5060m，抽放瓦斯量一般為1.271.87m3/min，抽放瓦斯?jié)舛葹?5%35%，工作面抽放率約20%。這種抽放方式可以取得較好的抽放效果。該方法在國內(nèi)水城礦務(wù)局汪家寨、木沖溝礦和那羅寨礦都進行了試驗和應(yīng)用，都是有效的，但效果有差別。 (4)直接向

26、采空區(qū)打鉆抽放 這在開采急傾斜厚煤層時用的較多。可以從運輸水平和或回風(fēng)水平的底板巖巷或下部煤層巷道向采空區(qū)打鉆。抽放鉆孔時入采空區(qū)的位置以靠近回風(fēng)側(cè)、在階段垂高的0.3m左右處為宜。 這種方法也適用于傾斜和緩傾斜煤層條件，目前不少礦井采用穿層鉆孔預(yù)抽瓦斯，若工作面開采時，瓦斯涌出量仍較大，也可利明一部分鉆孔作抽放采空區(qū)瓦斯之用。國內(nèi)天府礦務(wù)局磨毛坡礦即采用這種方法抽放瓦斯。 (5)地面鉆孔抽放 地面鉆也抽放采空區(qū)瓦斯，我國陽泉四礦、包頭五當(dāng)溝礦等礦，均有應(yīng)用。在國外的應(yīng)用的多些，這種方法在前蘇聯(lián)的卡拉干達、庫茲巴斯和頓巴斯礦區(qū)都有采用。特別是卡拉干達用的最多。每年要打130150個垂直鉆孔，其

27、總長度達46萬m，每年抽出的瓦斯總量為40005000萬m3，瓦斯抽放率:在鉆孔間距6070m時為50%70%、間距70100m時為4050%。(6)抽排上隅角瓦斯抽排上隅角瓦斯，在國內(nèi)外用之甚多?！俺椤笔怯脛恿υO(shè)備(如風(fēng)機、泵、引射器等)將積聚的瓦斯抽出去；“排”是用通風(fēng)負壓引排上隅角瓦斯。其布置方式與插管抽放瓦斯方法類同，向上隅角插入鐵風(fēng)筒或骨架風(fēng)筒，該風(fēng)筒一直鋪設(shè)到回風(fēng)巷口外的安全地點，利用風(fēng)筒兩端的壓差連續(xù)不斷地排放上隅角瓦斯。對能夠調(diào)節(jié)排瓦斯風(fēng)筒兩端壓差的場合，引排瓦斯效果較好。但風(fēng)筒鋪設(shè)的距離長，易于破損，管理困難，可靠性差。4 結(jié)語采煤工作面上隅角積聚瓦斯的治理，首先要根據(jù)工作面巷道布置情況、瓦斯涌出情況、上隅角附近支護狀況等情況，因地制宜選擇一種合適的方法或幾種方法聯(lián)合起來綜合治理。同時要加強監(jiān)測監(jiān)控，當(dāng)瓦斯?jié)舛确e聚時立即處理。參考文獻：1 張鐵鋼.礦井瓦斯綜合防治