[科普中国]-U形通风系统

U型通风系统主要用于低瓦斯矿井采煤工作面。高瓦斯矿井U型通风工作面的上隅角瓦斯一直是煤矿瓦斯管理的难题。随着煤炭科技的发展，采煤工作面实现了高产高效综合机械化生产，工作面单产不断提高，瓦斯涌出量不断增加，使原来工作面瓦斯不大的矿井和低瓦斯矿井，也出现了上隅角瓦斯积聚超限。

简介低瓦斯矿井，采煤工作面大都采用U型通风，高瓦斯矿井U型通风工作面的上隅角瓦斯一直是煤矿瓦斯管理的难题。随着煤炭科技的发展，采煤工作面实现了高产高效综合机械化生产，工作面单产不断提高，瓦斯涌出量不断增加，使原来工作面瓦斯不大的矿井和低瓦斯矿井，也出现了上隅角瓦斯积聚超限。通过现场观察、研究分析U型通风工作面风流流动及瓦斯流动规律，针对不同条件，采取了以多种形式的抽采上隅角瓦斯为主的瓦斯治理手段，取得了较好的效果1。

采煤工作面瓦斯来源及其浓度分布规律采煤工作面瓦斯来源有两个方面，一是来自采煤工作面煤壁及采落的煤块，即开采煤层的瓦斯；二是来自采空区。其中采空区瓦斯也来自两个方面，一是来自采空区残留煤体，二是来自受采动影响的临近煤层和围岩。采煤工作面瓦斯分布规律是：从进风到回风风流瓦斯浓度逐渐增加，在进风侧到工作面中部增加梯度较小，在工作面中部到回风侧增加梯度较大。工作面上隅角瓦斯浓度高于工作面其他地点。

U型通风系统采煤工作面瓦斯超限的原因在U型通风系统的工作面中，在进、回风巷风流压差作用下，进人工作面的风流分为两部分，一部分直接从工作面流过，另一部分流人采空区，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，进入采空区的风流通过在采空区内的气流交换过程，逐渐返回工作面，最后

汇集于采煤工作面上隅角，所以工作面上隅角为采空区瓦斯流人工作面的汇合处。这样必然造成工作面上隅角瓦斯积聚。

从U型工作面采空区瓦斯浓度线可以显示出上隅角是采空区瓦斯集中涌出通道。另外，采空区内由于含有瓦斯，造成密度相比空气密度要小，当存在高差时能产生一种向上的力，必然使采空区中高瓦斯向采煤工作面上隅角运移，增加了上隅角瓦斯涌出量。

通过理论分析和现场观察，采煤工作面的风流运动状态也是瓦斯积聚的一个重要原因。采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空区附近，风流速度很低，处于涡流形式。由于采空区内有瓦斯源，在“瓦斯压力”作用下，瓦斯运移到上隅角后，但由于风速低，含瓦斯风流只能在涡流区处于旋转状态，无法将采空区涌出的瓦斯带入主风流，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内，形成了上隅角的瓦斯积聚、超限。若工作面上隅角出现滞后支架，除上隅角存在的涡流区外，在靠近切顶线处也会出现微风区，采空区漏出的瓦斯在此处积聚，更容易形成上隅角的瓦斯积聚、超限2。

总结采煤工作面上隅角瓦斯治理必须结合现场的实际情况，采取相应的切实可行措施。

(1)为了减少采空区漏风，必须进行上、下上隅角封堵，即可以减少采空区瓦斯涌出量，又可以避免采空区瓦斯与外界连通，发生瓦斯事故，同时对预防采空区自然发火也会起到一定的积极作用。这种方法适合于所有的工作面。

(2)对于低瓦斯厚煤层综放工作面上隅角瓦斯，采取以上隅角垂直钻孔抽放为主要手段，以明管抽放等为辅的处理措施。

(3)对于高瓦斯厚煤层综放工作面上隅角瓦斯，采取以内错低位瓦斯道为主要手段，以回顺斜交低位钻孔抽放、明管抽放等为辅的处理措施。

(4)对于高瓦斯综采工作面上隅角瓦斯，采取以外错瓦斯道为主要手段，以上隅角瓦斯排放、明管抽放等为辅的处理措施3。

本词条内容贡献者为:

胡启洲 - 副教授 - 南京理工大学