修后-11.22 高培升《能源与节能》关于煤矿综采工作面上隅角有害气体的治理研究
综采工作面上隅角低氧治理研究
综采工作面上隅角低氧治理研究张肖伟 昝 磊(大同煤矿集团有限责任公司马脊梁矿，山西 大同 037027)摘 要综采工作面在开采过程中上隅角存在低氧现象，危及作业人员生命安全。
本文通过分析影响马脊梁矿8105综采工作面上隅角低氧的因素，采取针对性治理上隅角低氧的措施，取得了预期效果。
关键词采煤工作面 上隅角 低氧 供风中图分类号 TD724 文献标识码B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.07.044Study on Hypoxia Treatment in the Upper Corner of Fully Mechanized Mining Face Zhang Xiao-wei Zan Lei(Majiliang Coal Mine, Datong Coal Mine Group Co., Ltd., Shanxi Datong 037027)Abstract : Hypoxia exists in the upper corner of fully mechanized mining face, which endangers the safety of workers. In this paper, the factors leading to the oxygen deficiency are analyzed in the upper corner of the 8105 fully mechanized mining face in Majiliang Coal Mine. The measures to make up the oxygen deficiency in the upper corner are taken and good results are achieved.Key words : coal mining face upper corner hypoxia air supply收稿日期2019-01-16作者简介 张肖伟（1989-），男，河北邯郸人，助理工程师，2013年6月河北联合大学采矿工程专业毕业，工学学士学位，主要从事综采放顶煤开采技术方面的工作，现工作于大同煤矿集团有限责任公司马脊梁矿综采预备队。
浅谈综采工作面上隅角瓦斯治理措施
浅谈综采工作面上隅角瓦斯治理措施摘要：随着煤层开采深度的不断增加，煤层瓦斯含量增大；同时本矿井实现了采煤工作面机械化、智能化，也增加采煤工作面日产量。
随着矿井延深及升级为突出矿井后，工作面上隅角瓦斯出现个积聚和超限。
长期以来，许多回采工作面都是采用U形通风系统，这种通风系统处理瓦斯的能力较差，容易在回采工作面上隅角聚积瓦斯，既危险又限制了工作面的产量。
关键词：煤矿瓦斯上隅角综采工作面钻孔施工一、综采工作面上隅角瓦斯治理（一）前言新疆焦煤（集团）有限责任公司一九三〇煤矿一采区24312综采工作面在回采期间，上隅角瓦斯有升高现象，瓦斯保持在0.6%左右，为了更好解决上隅角瓦斯问题，通过11501中间巷5号煤层顶板施工穿层钻孔，来抽放24312采煤工作面上隅角瓦斯。
（二）工作面情况介绍一九三〇煤矿一采区11501工作面布置在一采区+1725m-+1800m水平之间的5号煤层中，属一采区5号煤层东翼工作面。
11501工作面回采范围为：西至11501行人上山，东至改扩建井筒保护煤柱，北至上阶段5号煤层原二采区35211采空区保护煤柱，南至+1710m5号瓦斯治理巷保护煤柱。
一采区11501回风巷长度为654m，运输巷长度为667m；工作面平均倾向长度为200m，平面积为123734m²，11501工作面5号煤层倾角20-21°，平均倾角为20.5°，斜面积为132100m2。
一九三〇煤矿一采区24312工作面布置在一采区+1725m-+1800m水平之间的4号煤层中。
一采区24312工作面回采范围为：西至一采区24312工作面停采线，东至三采区设计井筒保护煤柱，北至4号煤层原24311采空区区段保护煤柱，南至+1710m4#排水巷与+1725m水平之间的4号煤层区段保护煤柱。
一采区24312工作面可采长度495m，倾向长度平均为195m，平面积为91080m²，一采区24312工作面4号煤层平均倾角为14°，斜面积为96525m²。
综采工作面上隅角瓦斯治理技术研究
2721 前言随着新型能源的不断发展，风能、水能、太阳能等能源产量规模的不断加大，化石能源的消耗逐步降低，但由于我国仍处于绿色能源的发展阶段，所以煤炭资源的消耗仍是现如今人民生产生活的重要保障。
在进行煤矿开采过程中由于煤层中的瓦斯含量使得煤矿瓦斯问题异常突出，采空区瓦斯作为回采工作面瓦斯涌出的主体部分约占总量的50%~60%。
当采空区瓦斯的涌出量过大时，在工作面上隅角瓦斯浓度较大，所以对工作面上隅角瓦斯聚集进行治理是十分必要的[1，2]。
此前华明国等[3，4]为了解决工作面上隅角瓦斯问题，提出大直径钻孔治理技术，通过现场施工发现，钻孔成孔率从40%增大至89%，钻杆断裂率从60%降低到22.2%，钻孔的最终高度从平均1.6 m增大至3.0 m，加好的提高了施工质量，提升了瓦斯抽采效果 。
本文选定U＋采空区埋管＋高抽采的瓦斯治理方案，并研究了治理后瓦斯漏风、涌出及瓦斯的运移规律，并对不同治理参数对上隅角瓦斯浓度影响进行研究，为矿井的安全开采作出一定的贡献。
2 工作面瓦斯浓度研究18303工作面的北侧与西侧是实体煤，回风大巷由回风顺槽、高抽巷、进风顺巷及切眼组成。
进风顺巷长为2520.6m，高抽巷2384.7m，回风顺槽2381.7m，工作面切眼290m，煤层的采长为2510.6m。
工作面煤层厚度为6.25m~6.55m，均厚6.4m，采用走向长壁后退式放顶煤采煤法。
工作面瓦斯原始含量为10m 3/t，可治理瓦斯含量为7.1m 3/t，残留约为2.4m 3/t，所以为高瓦斯工作面。
工作面顺槽平行孔由φ400mm的瓦斯管进行连接北风井由1号泵站进行抽采，同样胶带顺槽连接北风井1号泵站抽采，在采空区布置φ400mm的埋管连接北风井2号泵站抽采，高抽巷连接北风井2号泵站利用φ630mm瓦斯管进行带抽，最后利用φ800mm的瓦斯管进行风排。
对抽采方案下工作面的抽采情况进行一定的研究，首先在工作面的顺槽进行钻孔布置，在胶带顺槽距离切眼400m内、回风巷距切眼600m内布置钻孔，工作面抽采情况如表1所示。
上隅角有害气体超限的防治措施
上隅角有害气体超限的防治措施上隅角有害气体超限的防治措施为了保障综采工作面安全生产和职工人身安全，防止综采工作面回采过程中上隅角有害气体超限时发生人员伤亡事故，根据煤炭工业管理局下发的文件要求，特制定本技术措施。
防止上隅角有害气体超限有发下几种技术措施：1、设置采面上隅角挡风帘当采煤工作面上隅角出现气体超限时，在靠近采煤工作面上隅角处挂一挡风帘，使之将工作面的风流一分为二，利用风帘引导较多的风流流经上隅角，以稀释有害气体。
风幛可采用软质风筒布制作，长度一般不小于10m。
2、增大回采工作面风量工作面风流对上隅角涡流区积聚有害气体的驱散，主要靠工作面风流与上隅角瓦斯积聚区间的空气的对流和主风流的扩散作用。
经过长时间的现场观察，发现在工作面正常供风的情况下，靠有限速度的风流来驱散上隅角涡流积聚区的有害气体是不可能的。
若上隅角有害气体超限可以增大风量。
工作面采用增大风量的办法，虽然可使上隅角积聚区风流与工作面主风流的对流作用加大，但是随着风量的提高，负压增大，采空区的风流速度加大，若采空区内存在其它漏风通道，则会增大此漏风量。
3、设置采空区风幛根据采面上隅角有害气体超限的原因可知，若能减少进入采空区的风量，则可减少采空区的有害气体涌出量，使上隅角避免出现有害气体超限。
每班必须沿切顶排工作面上下隅角设置风幛，这样就可最大限度地减少进入采空区的漏风量。
尤其是在工作面出口处，由于风流进入工作面时在此处直射采空区，所以应保证此区段的风幛封堵严密。
4、安设安装局部通风机在工作面上隅有害气体高居不下时，应采用距采煤工作面上隅角10～15m的位置，安装一台5.5KW或2×2.2KW的小局扇，用胶质风筒将风引到回风上隅角，在采煤工作面上隅角位置形成正压区，通过局扇引入新鲜风流稀释采煤工作面上隅角有害气体，使该处有害气体浓度降到规定以下，该局扇随着工作面的前移而移动。
综采工作面上隅角瓦斯治理经验探讨
收稿日期:2020-09-18作者简介:李胜军(1973-),男,山西长治人,注册安全工程师,工程师,从事煤矿通风与安全技术管理工作。
doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2021.01.031综采工作面上隅角瓦斯治理经验探讨李胜军(山西煤炭运销集团南河煤业有限公司,山西高平 048499)摘 要:文章以某煤业有限公司综采工作面上隅角瓦斯治理为实例,主要采取采空区埋管抽采、上隅角插管抽采及裂隙带高位钻孔抽采三种措施,有效降低了上隅角瓦斯浓度,抽采达到了良好的效果,取得了突破性的成果。
关键词:综采工作面;上隅角;瓦斯治理;经验中图分类号:TD712 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2021)01-0090-02 复杂的瓦斯地质是制约煤矿高产高效和威胁矿井安全生产的重要因素之一,尤其是综采工作面上隅角的瓦斯治理,一直是困扰煤矿正常生产的重大难题。
由于瓦斯地质的复杂性和多变性直接影响工作面回采,因此了解和掌握综采工作面上隅角瓦斯防治技术非常重要。
1 矿井基本情况某煤业有限公司位于高平市三甲镇,为资源整合单独保留矿井。
井田面积4.5km 2,设计生产能力90万t /a,批准开采3号煤层,高瓦斯矿井,煤尘无爆炸危险性,煤层属自燃煤层,无火区存在,水文地质类型为中等,采煤方法为一次采全高,3号煤层可采储量896.2万t,煤层平均厚度2.82m,设计服务年限10a。
2 煤层埋藏深度及瓦斯基本参数2.1 煤层埋藏深度3号煤层:位于山西组中下部,煤层厚度1.30~3.60m,平均2.82m,稳定可采。
煤层结构简单,夹0~1层夹矸,夹矸厚0.10~0.50m。
直接顶板多为泥岩,局部为细粒砂岩、粉砂质泥岩,直接顶下常有0.1~0.2m 的炭质泥岩及灰色泥岩伪顶,老顶为灰色细粒砂岩、泥岩互层,成分以石英为主,泥质、钙质胶结。
底板一般为砂质泥岩、泥质粉砂岩,局部为细粒砂岩。
井田内3号煤层层位稳定,结构简单,为全区稳定可采煤层。
煤矿高瓦斯回采面上隅角瓦斯的综合治理技术
煤矿高瓦斯回采面上隅角瓦斯的综合治理技术摘要：本文介绍了上隅角瓦斯的分布与涌出主要特点、顶板初次与周期来压时瓦斯涌出机理和规律，以及分析提出了上隅角采空区的瓦斯治理技术措施等具体内容。
关键词：煤矿开采；上隅角和采空区；瓦斯聚集；治理技术引言：煤矿生产过程中的最大安全隐患就是瓦斯事故，是煤矿安全事故居高不下的主要问题。
特别是高瓦斯矿井，其瓦斯涌出量更大。
随着开采深度的不断增加，而瓦斯涌出量也随之加大。
煤炭产量的增加，这使得采空区面积加大，从而为瓦斯提供了一个良好的聚集地。
因此，在采空区工作面上瓦斯超限的问题也就多出现了，其中就以采空区上隅角区域最为突出。
为实现对采空区和上隅角的超限瓦斯治理，这就成了重点。
上隅角瓦斯积聚也给煤矿安全生产带来了严重的威胁，及时处理局部积存的瓦斯也是瓦斯管理的重要内容。
而研究上隅角瓦斯积聚机理，揭示关键因素加以预防控制，则是解决瓦斯积聚的有效方法。
就其上隅角瓦斯的分布来讲，它是一个复杂空间内的时变系统，积聚规律很多因素影响与制约。
对其难以定量，在积聚因素控制与评价处理上也具有随意性，不能客观和准确评价效果。
对积聚影响因素，往往都是通过大型模糊系统来解析描述及确定。
模糊综合评价方法虽然应用于安全生产的各项评价工作中，但也是一种间接方法。
信息遗失较多，评价结果简单，易出现较大误差。
1.上隅角瓦斯的分布与涌出主要特点1.1主要分布特点。
煤矿采空区和上隅角中之所以瓦斯聚集，这与瓦斯在空气中的扩散与上浮的运动规律有关，通风效果不好也是一个方面。
采空区可分紊流区、层流区和静止区，该层面划分是根据内部风流在采空区内运动状态的不同为依据。
分布顺序是则根据采矿面到采空区深部依次排开的，亦“紊流区-层流区-静止区”。
若自上而下划分，那么最上层就为静止区，中间层为层流区，底层则为紊流区。
每个区域的大小和形状都不固定，这是根据采空区的工作面长度、开采高度、通风能力和顶板岩石性质等决定的。
按层面的分布，采空区内的瓦斯浓度也是变化的，其紊流区瓦斯浓度最小，静止区最大。
xxx综采工作面回风上隅角有害气体管理措施.
XXX综采工作面回风上隅角有害气体管理措施编号：分发号：编制单位：综采 X队队长：编制：时间：XXX综采工作面回风上隅角有害气体管理措施1XXX综采工作面回风上隅角有害气体管理措施为加强XXX工作面有害气体的管理，确保安全生产，特制定本安全措施。
1、上隅角（1#支架）设挡风帘和机尾（114、115#支架）设导风帘。
拉架时，注意保护好机头、尾挡风帘和机尾导风帘，防止风帘损坏。
风帘与负帮间空隙较大情况下必须校正风帘，减少漏风。
2、当O2浓度＜20%或CO浓度≥24PPm时， 116、115#液压支架必须超前拉出，支架工在拉架前必须检测确认操作地点氧气浓度≥18%后，方可进行操作。
3、跟班队干必须在生产前对两顺槽前100m进行检查，检查联巷密闭的完好情况，若发现漏缝、有害气体浓度异常应立即向调度室汇报。
4、交接班时，上班跟班队干必须将机尾气体浓度情况向下一班交待，说明上一次气体浓度情况。
5、跟班队干与当班瓦检员必须按照“先检测后作业”的原则，工作面正常生产前共同对作业区域有害气体浓度进行检测，在检测确认作业环境中氧气、一氧化碳、瓦斯浓度正常后，方可组织生产。
使用长度大于1m的加长杆配合气体检测仪器对机尾端头支架架内、回风隅角、回风顺槽安全通道、回风巷氧气、一氧化碳、瓦斯浓度进行检测（便携式仪器在被测环境中放置时间不少于一分钟），当氧气浓度变化较大时，每半小时检测1次氧气浓度。
6、回风隅角氧气浓度≥18%且瓦斯、一氧化碳浓度未超标时，机尾风机不开启；当回风隅角氧气浓度＜18%且113～116#支架架前和架内氧气浓度＞19%时，同时风机及其开关附近10m以内瓦斯浓度不超过0.5%时并符合《煤矿安全规程》第一百四十一条，方可开启机尾风机，同时对113～116#支架架前和架内的氧气浓度进行实时监测。
7、当113～116#支架架前或架内氧气浓度＜18%时，在116#支架与回顺负1帮之间、回顺进入工作面的安全通道入口分别设置栅栏和吊挂“禁止通行”标志牌。
基于局部增压系统治理工作面上隅角有害气体
基于局部增压系统治理工作面上隅角有害气体
肖剑儒
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】2017(0)S1
【摘要】针对神华神东石圪台煤矿综采工作面在回采过程中由于本采空区塌陷与上覆旧采空区连通形成漏风通道,导致采空区内有害气体异常涌出,造成工作面及上隅角一氧化碳和氧气浓度间断性超标,给矿井安全生产带来安全隐患的问题,通过在综采工作面进风巷加设增压风机,形成局部增压系统的方法,有效解决了综采工作面有害气体涌出带来的安全隐患。
【总页数】2页(P143-144)
【关键词】局部增压;上隅角;有害气体治理
【作者】肖剑儒
【作者单位】神华神东煤炭集团有限责任公司石圪台煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD711
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理上隅角瓦斯 [J], 吕吉峰
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关于煤矿综采工作面上隅角有害气体的治理研究
摘要：煤矿开采中产生的有害气体，会造成各种煤矿事故的发生，例如瓦斯爆炸等，在煤矿综采工作面上隅角有害气体超标，不仅影响着开采工作的安全、顺利进行，还影响着煤矿开采的经济效益，影响着采矿工作人员的生命安全等。
为了降低煤矿开采中危险事故的发生，提供采矿经济效益，需要加强煤矿开采中有害气体的治理，本文针对煤矿综采工作面上隅角有害气体的治理，以及相关的内容进行分析研究。
关键词：煤矿；上隅角；有害气体；治理
引言：在煤矿开采的过程中，煤矿综采工作面的上隅角处于采空区与回风槽的交界处，煤矿综采工作面上隅角有害气体超过限制，是开采工作的重要安全隐患，对其进行的有效治理，与煤矿安全生产、生产质量等有直接的关系，所以我们针对煤矿综采工作面上隅角有害气体的治理等相关的内容进行分析研究。
1、煤矿综采工作面上隅角有害气体的产生以及原因
在煤矿开采中安全问题要放在第一位，在煤矿开采的过程中，会产生一氧化碳等有害气体，如果有害气体的量超过限制，引发爆炸、危及工作人员生命安全的危险。
煤矿开采中安全事故的发生，给人民的生命安全以及经济，带来了较大的损失，为了降低安全事故的发生，降低损失，需要加强煤矿开采中产生的有害气体的治理[1]。
在煤矿综采工作面上隅角中存在的有害气体，以游离以及吸附两种状态存在于煤层中，在煤矿开采工作进行到回采之后，这些有害气体就会随着煤层结构的变化和破坏，这些有害气体就会释放并扩散到煤矿的开采空间。
有害气体随着开采区顶板的破坏作用，由高压区向低压区进行蔓延、扩散，最终进入到煤层的采空区。
煤矿综采工作面上隅角中有害气体的产生主要来自：第一，在煤矿开采的过程中，有害气体从被破坏的煤层、煤体中，或者是被裸露的煤体中释放出来。
第二，在煤矿开采工作的工作面掘进完成之后，在巷道、采面等裸露在外面的煤壁上，会不断的有有害气体析出或者是涌出。
第三，在煤矿开采的过程中，煤层顶板受到严重的破坏、变形，使得大量的有害气体进入到采空区，然后通过采空区的漏风带进入上隅角。
有相关研究证明，在煤矿开采的过程中，从煤体中析出的有害气体量占煤矿开采中产生的总的有害气体量的25~30%，而从裸露在外面的煤壁中析出的有害气体的量是总的有害气体量的10~15%，但是从煤矿采空区涌出的有害气体的量是煤矿开采中产生的有害气体总量的55~65%。
从这些数据中，可以知道采空区有害气体是严重影响煤矿安全开采的因素。
在煤矿开采中综采工作面上隅角处于采空区和回风顺槽的交界位置，因为煤矿综采工作面采用的是U型通风，所以经常会造成有害气体在上隅角处出现聚集的现象等。
在实际工作中，U型通风输送的气流，分成两部分工作，一部分输送到了工作面，一部分则输送到了采空区。
进入采空区的气流会慢慢的返回到综采工作面的上隅角，采空区的气流分布如下图1。
图1、采空区气流线分布
煤矿综采工作面上隅角作为采空区气流的汇集处，如果在采空区出现了漏风通道，则漏风气流会汇集到采空区并进入上隅角。
煤矿综采工作面上隅角与煤壁和采空区的内侧相邻，该处的气流速度非常小，还有部分的气流处于漩涡的状态，该处产生的漩涡气流，使得在煤矿采空区的有害气体无法进入到主气流中，高浓度的有害气体在上隅角附近进行循环运动，并聚集到漩涡中，造成上隅角有害气体含量超标[2]。
上隅角气流状态如下图2。
图2、上隅角气流状态
2、煤矿综采工作面上隅角有害气体的治理
为了有效的提出煤矿综采工作面上隅角有害气体的治理方法，我们以鄂尔多斯市昊华精煤有限责任公司的高家梁煤矿为例进行分析研究。
高家梁煤矿地质条件简单，煤层覆盖浅，垂直深度100米左右，斜井开拓，年产量600万吨现代化矿井，该煤矿属于低瓦斯煤矿，综采工作面长度300米，采高3.5—4.2米之间，上隅角的有害气体主要为一氧化碳在日常的煤矿开采中上隅角一氧化碳时有超限现象。
针对高家梁煤矿在开采过程中综采工作面上隅角有害气体一氧化碳以及粉尘，我们进行综合分析，并结合实际情况，给出治理措施，这些治理措施主要有：
（1）增加临时风障
针对煤矿综采工作面上隅角的有害气体治理，使用风障，将有害气体的浓度降低，是最简单的一种方法[3]。
当前综采工作面上隅角的有害气体的浓度超过规定的标准浓度时，在上隅角附近设置临时风障，增加上隅角的气流量，将该处形成的漩涡改变。
将综采工作面上隅角的有害气体浓度降低，可以将上隅角的气流流动方向改变，进而改变上隅角形成的漩涡状态，实现降低上隅角有害气体浓度的目标。
但在煤矿开采的过程中会因为风障的存在，给回采工作带来一定的麻烦等，而风障被破坏之后，上隅角的有害气体浓度就会增加，所以风障措施为临时搭建、应急使用。
（2）增加工作面的通风量
在煤矿综采工作面上隅角有害气体的治理中，想要有效的降低上隅角有害气体的浓度，需要增加气体的流动，增加空气的流通量。
如果加大综采工作面的通风量，上隅角处会产生较大的风对流，继续增大，此处负压就会变大，采空区的空气流动速度也会变大，大量的有害气体将进入采空区，影响煤矿回采工作，还会增加工作面的粉尘浓度。
为了降低综采工作面上隅角的有害气体的浓度，需要通过工作面气流和上隅角有害气体间的空气形成的对流和主风流作用进行降低。
但是在实际工作中，要根据工作面有害气体的涌出量，在气流速度不超限，并保证有良好防尘效果的基础上，将工作面的通风量增大，降低上隅角有害气体的浓度[4]。
（3）上隅角安装压风风幕
该种治理措施，主要是针对矿井中瓦斯含量低，但是一氧化碳超限的矿井，有害气体一氧化碳在综采工作面上隅角处进行积聚，无法排除，影响着采矿工作人员的生命安全。
所以针对低瓦斯高一氧化碳的矿井，在上隅角支架上安装压风风幕，可以有效的治理一氧化碳超
限的问题，为综采工作面上隅角提供新鲜的空气，促进上隅角空气流通，将地面上新鲜的空气输送到上隅角，稀释该处的有害气体浓度，并增加上隅角的氧气含量，为工作人员提供充足的氧气，保证作业人员的生命安全。
小结
煤矿在国民经济发展中，具有不可替代的作用，煤矿开采安全与煤矿资源的安全生产、产量、质量、经济效益等均有重要的关系，在煤矿开采中有害气体超限是最重要的安全隐患。
煤矿综采工作面上隅角的有害气体超限后，安全事故的发生机率会增加，影响着工作人员的生命安全，所以我们针对上隅角有害气体的来源，产生的原因进行分析，并给出一些解决措施，为煤矿综采工作面上隅角有害气体的治理提供帮助。
参考文献
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