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瓦斯防治知识讲座一、瓦斯治理工作的五项基本原则通风是基础抽采是根本监控是手段防突是关键管理是保证1、通风是基础l要求矿井、采区、工作面必须有完善、合理、 可靠的通风系统，稳定、可靠的通风系统是矿 井开展瓦斯治理工作的前提和先决条件2、抽采是根本l采煤工作面瓦斯涌出量≥5m3/min，掘进工作 面瓦斯涌出量≥3m3/min，用通风方法解决瓦 斯问题不合理时，必须采取瓦斯抽采措施另 外瓦斯抽采是采空区瓦斯治理主要措施之一， 同时瓦斯抽采也是高瓦斯、突出矿井实现低瓦 斯开采的主要手段3、监控是手段l监测监控系统是矿井瓦斯防治工作的最后一道 屏障，它有效弥补矿井瓦斯管理中人为的漏洞 与疏忽同时监测监控系统的数据存储与分析 功能，为矿井通风系统优化、风量分配、技术 会诊等工作的开展提供了可靠的数据平台4、防突是关键l当前随着矿井开采深度的不断加大，煤与瓦斯 突出防治形势日趋严重虽然我国在长期的生 产实践过程中矿井防突工作取得了很大的成绩 ，但是突出是一种复杂的矿井瓦斯动力现象， 目前对各种地质、开采条件下突出发生的机理 和规律还没有完全掌握，突出事故还未得到彻 底遏制严格执行两个“四位一体”综合防突措 施，扎实开展瓦斯地质预测预报工作，是防突 工作的关键所在。

5、管理是保证l管理是企业永恒的主题，瓦斯防治工作作为煤 矿安全管理的重要组成部分，管理到位是必不 可缺的重要环节在抓好矿井通风、抽采、防 尘防灭火、监测监控等几大系统的管理工作的 基础上，持续强化薄弱环节、重点环节的管理 ，是瓦斯治理工作取得良好效果的重要保证二、回采工作面常用的几种通风系统及其 特点1、一进一回U型通风系统（见图1）l该系统在国内矿井使用比较普遍，其特点是结 构简单，巷道维修量小，工作面漏风小，风流 稳定，方便管理，但上隅角瓦斯容易积聚、超 限，适用于瓦斯矿井或工作面瓦斯涌出量较小 的矿井图1：一进一回U型通风系统2、一进二回Y型通风系统（见图2）l该系统在国内外高瓦斯矿井中应用广泛Y型 通风系统是在U型通风系统的基础上增设一条 尾巷，改变了采空区瓦斯在上隅角处的流动方 向，使上隅角瓦斯不易超限，但需沿空留巷并 提前掘进边界回风上山，巷道维护及掘进工程 量大图2：一进二回Y型通风系统3、一进二回U+L型通风系统，即尾巷排放系统 （见图3）l该系统是在U型通风系统的基础上增设一条尾巷，改 变了采空区瓦斯在上隅角处的流动方向，使上隅角瓦 斯不易超限，但需提前另掘一条专用回风顺槽及相应 联络横川，沿空护巷及联络横川掘进工程量较大。

另 外采面每推过一个联络横川，需对相应联络横川进行 封闭、拆除及风量调整等工作，工作面通风系统管理 较为复杂该系统在高瓦斯矿井中无自燃发火煤层应 用较多图3：一进二回U+L型通风系统，即尾巷排放系统4、二进一回Y型通风系统（见图4）l该系统特点同一进二回Y型通风系统由于该 系统工作面的两条顺槽均为进风巷，通过尾巷 的回风风量较大，为减少采空区漏风对尾巷风 排瓦斯能力的影响，要求沿空留巷施工质量要 求较高，同时要辅以高位钻孔对采空区瓦斯进 行抽放，因该系统不需要在回风侧构筑调风设 施，适用于高瓦斯、突出矿井图4：二进一回Y型通风系统5、二进一回U+L型通风系统（见图5）l该系统特点同一进二回U+L型通风系统，由于该系统 紧靠工作面的两条顺槽均为进风巷，工作面作业环境 较好，为减少上隅角尾部通风对专用回风巷风排瓦斯 能力的影响，要求上隅角沿空护巷区段要与采空区进 行隔离，尽可能避免采空区通风现象，同时要辅以高 位钻场对采空区裂隙带瓦斯进行强化抽放，以降低采 空区冒落带瓦斯浓度因该系统不需要在回风侧构筑 调风设施，适用于高瓦斯、突出矿井图5：二进一回U+L型通风系统6、二进二回双U型通风系统，即大U套小U通风 系统（见图6）l该系统是在一进二回U+L型通风系统的基础上，增设 一条进风顺槽通过工作面尾部辅助切眼与工作面回风 侧专用回风顺槽进行沟通，形成了工作面大U和小U系 统相对独立又相互影响的通风系统，小U系统主要解 决割煤期间工作面煤体瓦斯涌出的问题，大U系统主 要承担上隅角区域排放瓦斯的稀释任务。

该系统工作 面配风量大，有利于工作面产能释放，但受工作面回 采期间矿压显现等因素的影响，大U系统巷道维护工 作量大，采空区漏风对上隅角瓦斯控制存在一定影响 ，系统管理较为复杂适用于高瓦斯条件下、矿压显 现小、采空区瓦斯涌出量较小的工作面图6：二进二回双U型通风系统，即大U套小U通风系统7、二进二回偏Y型通风系统（见图7）l该系统是在吸取Y型通风系统和大U套小U通风 系统优点的基础上，而提出的一种改进型通风 系统该系统的特点是紧靠工作面的二条顺槽 均为进风巷，工作面作业环境好；采空区及上 隅角瓦斯控制较为容易；但工作面系统调整及 管理较为复杂适用于高瓦斯条件下、矿压显 现小、采空区瓦斯涌出量较大的工作面图7：二进二回偏Y型通风系统8、三进一回通风系统（见图8）l该系统是在大U套小U通风系统的基础上，结合Y型通 风系统的优点，将原小U系统中回风顺槽改为进风巷 ，工作面所有风流均通过大U系统回风巷进行回风的 一种改进型通风系统该系统调风设施均在进风巷内 设置，能满足突出矿井管理要求，但受巷道风速要求 限制，工作面风排瓦斯能力有限使用过程中要结合 高位钻场抽放、回风侧联络横川埋管抽放等采空区立 体综合式瓦斯抽放模式，方可进行使用。

该系统适用 于高瓦斯、突出矿井回采工作面图8：三进一回通风系统9、三进二回偏Y型通风系统（见图9）l该系统风排瓦斯能力大，上隅角瓦斯不易超限 ，工作面机电设备均处于进风巷中，工作面风 流稳定可靠，但该系统巷道掘进工程量以及维 护量较大，系统管理较为复杂适合于高瓦斯 条件下高产高效工作面图9:三进二回偏Y型通风系统三、瓦斯治理工作中的几个难题（一）、采煤工作面上隅角瓦斯治理 1、瓦斯超限原因分析 1.1采煤工作面上隅角为采空区风流的汇合处l回采工作面采用U型通风方式的情况下，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，在采空区内部沿一定的流线方向流动， 在工作面的后半部分，进入采空区的风流逐渐返回工 作面其采空区流线分布如图10所示进入采空区的 风流通过在采空区内的交换过程，逐渐返回工作面， 最后汇集于工作面上隅角区域，所以工作面上隅角为 采空区瓦斯流入工作面的汇合处图10：采空区流线分布图1.2采煤工作面上隅角风流状态是瓦斯超限的重要 原因l根据分析得知，采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空区 侧，风流速度很低，局部处于涡流状态，如图11所示 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，形成上隅角的瓦斯积聚、超限。

若工作面 上隅角出现滞后支架，除上隅角存在涡流区外，在靠 近切顶线处会出现微风区，采空区的漏出的瓦斯在此 处积聚，更容易形成上隅角的瓦斯超限、积聚图11：采面工作面上隅角风流状态图2、瓦斯超限防治措施2.1设置采煤工作面上隅角临时导风幛，如图12所示l其工作原理是通过上隅角处导风幛的作用，引导工作 面较多的风流流经上隅角，稀释上隅角区域高浓度瓦 斯，改变上隅角区域风流状态，从而达到降低上隅角 瓦斯浓度的目的但是设置上隅角临时导风幛的瓦斯 防治方法可靠性稳定性均较差，效果也不理想，只能 作为一种临时性的应急措施或配合其他措施进行使用 当工作面瓦斯涌出量较大，上隅角长时间瓦斯超限 时，这种方法很不可靠图12：上隅角挡风帘示意图2.2增大回采工作面风量措施l工作面风流对上隅角涡流区积聚瓦斯的驱散，主要靠 工作面风流与上隅角瓦斯积聚区域的空气的对流和主 风流的扩散作用采用增大工作面风量的方法虽然可 使上隅角积聚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，采空区漏风风流深 度加大，使采空区的瓦斯流线延深，加大了风流与采 空区内的瓦斯交换总之，增大工作面风量，会使风 流携带出的瓦斯量增加。

所以单靠增大工作面的风量 的办法难以有效地处理上隅角积聚的瓦斯2.3对工作面上、下隅角空间进行封堵l根据采煤工作面上隅角瓦斯超限原因可知，若 能减少进入采空区的风量，则可减少采空区的 瓦斯涌出量，使上隅角避免出现瓦斯超限现象 工作面在回采过程中，采空区由于周边煤柱 的支撑作用，会在切眼、进、回风巷道附近冒 落不严，形成一个反U型圈漏风通道若想减 少采空区的漏风主要在于封堵此漏风风道2.3对工作面上、下隅角空间进行封堵l采面推进过程中，除利用编织袋装填不燃性材料对工 作面上、下隅角空间较小封堵外，还可在工作面采空 区一侧增加设置沿支架从下隅角经工作面至回风上隅 角的风幛，尽可能减少进入采空区的漏风量，尤其是 在工作面进出口处，由于风流进入工作面时在此处直 射采空区，应保证次区段封堵严密采用在工作面上 、下隅角空间逐段封堵的方法，可以减少采空区瓦斯 涌出量，但由于封堵工程量大，操作难度大，以及现 场等条件的制约，使用效果不太理想图13：采空区风障示意图2.4上隅角瓦斯抽采措施l上隅角瓦斯抽采是利用地面或井下瓦斯抽采系 统，通过明管（导风筒）或埋管的方法对上隅 角区域高浓度积聚瓦斯进行抽采，消除该区域 瓦斯积聚现象。

2.5结论l通过上述几种方法的分析，上隅角瓦斯治理应遵循以 下原则：lA、导风幛可以作为处理上隅角瓦斯积聚、超限的基 本措施，但要加强导风幛的日常管理lB、对工作面上、下隅角进行封堵既可减少采空区的 瓦斯涌出量，有对预防采空区的自燃发火起到一定的 积极作用l上述两种方法适合于瓦斯涌出量较小，工作面周期来 压不明显的采煤工作面2.5结论l对于瓦斯涌出量较大（绝对瓦斯涌出量达到 30m3/min）的工作面，须采取大流量、大管 径瓦斯抽采系统对上隅角瓦斯进行抽放，同时 配合上隅角导风幛，上、下隅角封堵等综合瓦 斯治理措施，方可保证上隅角无瓦斯积聚、超 限现象二）采煤工作面初采期间瓦斯治理l采煤工作面瓦斯涌出除受煤层瓦斯含量、地质 构造、邻近层瓦斯赋存状况等因素影响外还受 开采强度、回采工艺等因素影响在采面推进 过程中，瓦斯涌出量常会有起伏波动l采煤工作面初次来压之前，瓦斯涌出量相对较 小且比较均匀，瓦斯来源比较简单，主要来自 开采层本身，由于采空区长度较短，顶板破坏 程度较小，基本顶尚未垮落，裂隙带范围小， 还未形成邻近层瓦斯巷采空区流动的通道1、初采期间采煤工作面瓦斯涌出特点l鉴于采煤工作面初采期间瓦斯涌出特点，故常 用的采空区埋管抽放、顶板走向钻孔、高抽巷 等采空区瓦斯抽采方法都不起作用或效果不好 。

采取钻透高抽巷、低位高抽巷、高位钻场下 行穿层钻孔等采空区瓦斯抽采技术及措施，是 解决工作面初采期间瓦斯涌出问题的主要手段 2、钻透高抽巷瓦斯抽采技术l钻透高抽巷瓦斯抽采技术即在煤层顶板布置高 抽巷，严格控制巷道层位并调整其倾角，并在 开切眼向高抽巷施工大孔径钻孔，将采空区与 高抽巷在顶板冒落不充分的情况下人为地将二 者进行沟通，利用高抽巷在初次来压之前就可 抽采采空区瓦斯如图14所示图14：高抽巷穿层钻孔布置图3、低位高抽巷瓦斯抽采技术l地位高抽巷是专门为解决初采期间而施工的一条短巷 道，与高抽巷相比，其具有长度短、层位低、服务时 间短的特点根据工作面老顶初次来压情况，一般情 况下低抽巷的长度略大于老顶初次来压步距，通常情 况下沿回风巷平行方向内错10米布置，长度约为50米 ，与回风巷的垂直距离为5米，即布置在冒落带内 并在开切眼向高抽巷施工大孔径钻孔，将采空区与高 抽巷在顶板冒落不充分的情况下人为地将二者进行沟 通，利用高抽巷在初次来压之前就可抽采采空区瓦斯 如图15所示图15：低位高抽巷布置示意图4、高位钻场下行穿层钻孔瓦斯抽采技术l高位钻场下行穿层钻孔是针对高抽巷巷道工程 量大，而采取的一改进型初采期间瓦斯抽采措 施。

其特点是利用工作面专用回风巷施工顶板 高位钻场，在钻场内施工下行穿层钻孔与初采 期间工作。