采煤工作面上隅角瓦斯超限的
原因及处理方法解析
摘要：分析了采煤工作面上隅角瓦斯来源及瓦斯超限的种种原因，并提出了治理上隅角瓦斯超限的几种方法，详细介绍了各种方法的优缺点及发展方向。
关键词：工作面；上隅角；瓦斯；处理
瓦斯管理是矿井安全系统工程和“一通三防”管理中的一个重要环节，但同时也是一个薄弱环节，而防治瓦斯超限又是瓦斯管理的重点和难点。生产矿井的瓦斯超限是威胁矿井安全的主要因素，随着矿井采掘机械化程度的提高、技术的进步、生产水平的延伸和采掘强度的加大，使矿井瓦斯涌出量急骤增大、瓦斯超限现象更为频繁发生，瓦斯超限的发生地点绝大多数是在采掘工作面(占矿井瓦斯超限次数的80 以上)，其中采煤工作面的上隅角尤为突出，不但严重制约了采煤工作面的正常生产，给其安全也带来很大的不确定因素，并且也严 重威胁整个矿井安全。因此，分析采煤工作面上隅角的瓦斯来源、超限原因，找出解决问题的具体方法和措施，积极探索新的瓦斯治理技术、创新瓦斯管理方法，对煤矿安全生产有十分重要的意义。 1.上隅角瓦斯来源
上隅角瓦斯超限的原因是多方面的，就其瓦斯的来源主要有以下几个方面：① 本煤层，本煤层存在着大量的裂隙，处于开放状态，有利于瓦斯向上隅角的空间内涌出。② 邻近煤层，受采动的影响 邻近层会产生较多较大的裂隙，另外上隅角处于负压状态，瓦斯会由
邻近煤层通过裂隙向上隅角涌出。③ 采空区，现在大多数矿井采煤工作面的机风巷基本上都采用了煤巷锚杆支护，这种主动的支 护方式使得巷道上方的直接顶和老顶结合成为一个相对稳定的整体，在采煤工作面向前推进的过程中，顶板不易跨落，产生悬顶现象，使机巷的下隅角和风巷的上隅角形成了一定的空间(为上隅角的瓦 斯积聚提供了空间)，因而进一步使：机巷下隅角采空区一风巷上隅角三者构成了一个风流的通道(为采空区的瓦斯大量涌向上隅角提供了通道)，使得部分风流流向采空区，带出采空区内的大量瓦斯，为上隅角的瓦斯积聚提供了主要的瓦斯来源。 2.采煤工作面上隅角瓦斯超限的原因分析 2.1采煤工作面的通风方式
采煤工作面的通风方法有：“U”型、“Z”型、“Y”型、“W”型、“H”型等多种，但我国绝大多数采煤工作面均采用“U”型通风方式。
“U型通风条件下的采空区瓦斯流动场的规律：沿工作面推进方向，从工作面向采空区深部剖面看，采空区瓦斯呈现为一个抛物线状，从进风巷向回风巷剖面看，采空区瓦斯浓度呈现为一元一次方程直线状(在上隅角处最大)。
在“U型通风方式下。进入工作面的风流分为两部分，一部分沿工作面流动；另一部分进入采空区，在工作面风流的前半部份在采空区内部沿角度放大的方向流动；在工作面的后半部分，进入采空区的风流因回风巷负压逐渐返回工作面。若工作面后方与邻近煤层采空区
或同一煤层未隔离的巷道相通，即采空区有漏风通道，则此风流会汇入工作面漏入采空区的风流中而流向工作面。
可见，进入采空区的风流通过采空区，风流带出瓦斯，逐渐返回工作面，最后汇集于采面上隅角，所以，工作面上隅角为采空区瓦斯流入工作面的汇合处。
2.2采面上隅角的风流状态是瓦斯超限的重要原因
采面上隅角靠近煤壁和采空区侧，风流以90度角度突然调向，风流速度很低，局部处于涡流状态。这种涡流使采空区涌出的瓦斯难以进入到主风流中，从而使高浓度瓦斯在上隅角附近循环运动而聚集在涡流区中，形成了上隅角的瓦斯超限。若工作面上隅角回柱滞后，除上隅角存在的涡流区外，在靠近切顶排处会出现微风区，采空区漏出的瓦斯在此处积聚，更容易形成上隅角的瓦斯超限。 2.3 采面上隅角处两面压差大小是瓦斯超限的另一种原因 巷道风流中任一断面都具有静压、位压、动压，三种压力之和是全压，全压差的大小决定着风流的方向和速度。由于上隅角处两面的静压和位压是一样的，风流速度不一样，采煤工作面的风流到此转弯，造成上隅角处风流速度变慢，上隅角两面的风流速度差降低，此处风流速度大大减少，在上隅角处出现无速度差，甚至风流出现紊流。 3防治上隅角瓦斯超限的方法
针对上隅角瓦斯超限的情况，通常的防治方法有10种，即：①设臵上隅角临时挡风帘；②增大回采工作面风量；③设臵采空区风幛；④采煤工作面安装局部通风机；⑤采煤工作面回风巷安设风、水引射