瓦斯之害，骇人听闻，瓦斯治理，迫在眉睫。煤矿井下瓦斯超限和瓦斯积聚频频发生，甚至有的煤矿井下还发生瓦斯爆炸，严重地威胁着从业人员的生命安全和煤矿的安全生产。

    在我国，煤矿井下的工作面采煤方法绝大部分是采用壁式采煤工作面，壁式采煤工作面采用的 通风系统绝大部分是采煤工作面反向通风系统。采煤工作面反向通风系统在 煤矿井下生产中作用相当明显，从生产上讲具有生产系统简单、高产、高效、简便易行的作用，从通风系统安全上讲具有风流稳定，漏风少的独特优越性，因此 采煤工作面反向通风系统的布置是 煤矿井下主要的 布置方法 。而这种工作面 反向通风系统 壁式采煤工作面的最大缺点是工作面上隅角瓦斯积聚（即刮板输送机机尾瓦斯积聚）。采煤工作面上隅角瓦斯浓度大大超过《煤矿安全规程》规定的，采煤 工作面 瓦斯爆炸 严重地威胁着从业人员的生命安全和煤矿井下的安全生产。是采煤工作面重大隐患，也是重大危险源，是长期困扰煤矿安全生产的一大难题，至今全国乃至全世界尚未真正解决的世界性煤矿重大难题。

    为了解决此类问题，传统的方法是：采取工作面顺向通风系统或在工作面上隅角挂风幛两种。第一种方法是采用工作面顺向通风系统的方法能够有效解决工作面上隅角瓦斯积聚问题，效果很好，但是采取工作面顺向通风系统需要掘进大量巷道，须掘进一条上千米的工作面回风巷，还须送一条几十米或几百米的沿采空区巷道（既沿空留巷或沿空送巷）。掘进这些巷道需增加大量资金投入和增加上百万元（甚至上千万元）的采煤成本，还要影响采掘衔接，所以绝大部分矿井不采用工作面顺向通风系统，只有极个别大型矿井采用工作面顺向通风系统或工作面顺向掺新通风系统。第二种方法是工作面上隅角挂风幛的瓦斯处理办法，这种方法是在采煤工作面上隅角处倾斜吊挂风幛，改变少部分风流方向达到稀释瓦斯的目的。工作面吊挂风幛最大缺点是在不规则的巷道中风幛很难有效起作用，就是随着工作面的推进速度风幛挂不住，再者风幛损坏严重。工作面吊挂风幛的方法可以临时解决一下瓦斯积聚，但是不能永久或彻底解决瓦斯积聚问题，没有从根本上解决采煤工作面瓦斯积聚问题，采煤工作面仍然存在发生瓦斯爆炸事故的造成的隐患。

    本文煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置主要针对解决现有煤矿井下采煤工作面上隅角存在的瓦斯积聚而超标易造成瓦斯爆炸和治理费用昂贵的技术难点。

    2、煤矿井下的采煤工作面瓦斯治理装置的研究

    煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置的目的是解决现有煤矿井下采煤工作面上隅角存在的瓦斯超标易造成瓦斯爆炸和治理费用昂贵的技术难点，并提供一种能治理煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯积聚和消除瓦斯的且治理费用低的采煤工作面上隅角瓦斯积聚治理综合装置。

    煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置由一个瓦斯分离器、瓦斯导风管、三叉排风器和焚风通风器组成的整体综合装置，能够降低采煤工作面上隅角的全部瓦斯，彻底治理采煤工作面上隅角瓦斯积聚的问题，并且治理费用低，经济效益好。具有治理瓦斯彻底、节能环保、治理费用低和经济效益好等优点。特别指出煤矿井下煤仓瓦斯积聚治理装置是：无噪音、无动力、无能耗、无污染的通风构造设施， 纯属于环保节能型产品。

    3、实施安全效果

    下面结合实施进一步的描述。

    本实施例中的采煤工作面上隅角瓦斯积聚治理装置，其由采煤工作面上隅角焚风通风器、瓦斯分离器、瓦斯导风管和三叉排风器构成的有机体；采煤工作面上隅角瓦斯积聚治理装置，采用了一个焚风通风器、瓦斯分离器、瓦斯导风管和三叉排风器组成，且焚风通风器、瓦斯分离器、瓦斯导风管和三叉排风器组成的整体综合装置。采煤工作面的控顶距、采煤工作面采空区的冒落方法、采煤工作面煤壁的推进速度是采煤工作面重要组成部分，它们直接影响着瓦斯治理效果，都对采煤工作面上隅角的瓦斯浓度的积聚有直接影响。

    瓦斯分离器一端与瓦斯导风管或三叉排风器相连接，另一端伸向采煤工作面的采空区。瓦斯分离器的作用是把采煤工作面的采空区浮煤和矸石与采空区积聚的瓦斯分离，分离后的瓦斯进入瓦斯分离器通向瓦斯导风管排出采煤工作面上隅角以外进入瓦斯导风管，达到稀释采煤工作面上隅角瓦斯的目的。

    采煤工作面上隅角瓦斯分离器的结构由筒体、瓦斯释放帽、瓦斯释放孔和把捎构成，瓦斯释放帽设在筒体的体部，瓦斯释放孔和把捎均匀设在筒体上。 瓦斯释放孔为矩形过滤孔、同心圆过滤孔和禁止符过滤孔；所述把捎为园缺形屋檐型，把捎位于瓦斯释放孔的上方，旨在使煤（岩石）与瓦斯分离。

    采煤工作面三叉排风器为扇状四通抗静电玻璃钢筒体，三叉排风器设在采区回风道或主要回风道中 上方旁侧，与采煤工作面瓦斯导风管相连接，三叉排风器的功能使风流和瓦斯永远按一定方向运动 ；三叉排风器的作用是保证瓦斯永远按要求的风流方向运动，防止风流方向逆转。

    采煤工作面瓦斯导风管一端与三叉排风器相连接；另一端与采煤工作面焚风通风器相连接。瓦斯导风管的作用是把采煤工作面上隅角稀释来的瓦斯输送到采区回风道或主要回风道，达到采煤工作面安全生产的目的。

    采煤工作面焚风通风器、瓦斯导风管、三叉排风器和焚风通风器共同组成一个有机的整体；瓦斯分离器、瓦斯导风管、三叉排风器和焚风通风器的组成形成了整体综合装置，共同完成采煤工作面上隅角瓦斯稀释任务，达到煤矿井下采煤工作面安全生产的目的（如图表2所示）。

    4、经济效益评价

    根据24638采煤工作面现有情况为例概算其经济效益。

    4.1  采区24638采煤工作面现状

    该24638采煤工作面采用顺向掺新通风系统，解决工作面上隅角瓦斯积聚问题。为解决工作面上隅角瓦斯积聚问题需增加掘进一条1300 m的工作面回风巷（煤巷），掘进（开拓）一条120 m岩巷，工作面沿空送巷900 m。

    工作面回风巷设在6号煤煤层中，全长1300m, 断面为梯形, 支架是梯形棚子加支柱,断面积12㎡,与采区回风道相连通; 开拓一条120 m的岩石联络巷道, 断面为半圆锚喷, 断面积12㎡, 一端与工作面回风巷相连接；另一端与采区回风道（主要回风道）相连通; 工作面沿空送巷900 m, 与沿空送巷设在方的采空区上方旁侧, 断面一侧为煤帮,另一侧为采空区的不规则巷道 。

    该24638采煤工作面采用顺向掺新通风系统是：采区进风道→24638采煤工作面进风巷→24638采煤工作面→24638采煤工作面上隅角→24638采煤工作面沿空送巷→岩石联络巷道→采煤工作面回风巷→采区回风道→主要回风道。采煤工作面采用顺向掺新通风系统增加的巷道是采煤工作面沿空送巷、岩石联络巷道、采煤工作面回风巷（如图表1所示）。

    4.2  采区 24638 采煤工作面 通风系统方案

    采用煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置后，将 该24638采煤工作面顺向掺新通风系统（如图表1所示）改为采煤工作面反向通风系统（如图表2所示）。

    采煤工作面反向通风系统是：采区进风道→24638采煤工作面进风巷→24638采煤工作面→24638→采区回风道。采煤工作面反向通风系统比采煤工作面采用顺向掺新通风系统简单很多。 

    煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置就布置在煤矿井下采煤工作面上隅角处和采煤工作面顺槽的超前支护20m方向工作面回风巷处（如图表2所示）。

    4.3、 费用

    新型瓦斯积聚治理装置方案经济效益是 若 采用采煤工作面反向通风系统， 安装 煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置 则： 减少的巷道是采煤工作面沿空送巷、岩石联络巷道、采煤工作面回风巷。

    1）采煤工作面回风巷

    采煤工作面回风巷设在煤层中全长1300m, 断面为矩形,断面积为高3×宽4 = 12㎡, 断面支护采用锚喷，支柱是液压单体支柱。服务年限1.5年（18个月）。

    掘进费用：1300m ×2168元/m =  2818400 元；
    维护费用：1300m×8﹪×18 =  4058496 ；
    支柱费用：1300m×2 × 80 =  208000 ；
    合计： 2818400 ＋ 4058496 ＋ 208000  =  7084896 元 =  708.49 万元。

    2）、开拓岩石联络巷道

    开拓岩石联络巷道全长 235.5  m，，断面积2.5×2.5×3.14 =  19.625 ㎡，断面为直径5m的圆形断面为半圆锚喷。  服务年限1.5年（18个月）。

    开拓费用： 235.5 m×7869 元 /m  =  185.31 万元；
    维护费用： 185.31 ×4﹪×18 =  133.42 万元；
    其他费用：360 .62 万元 （包括梯子档、穿层加锢）
    合计： 185.31 ＋ 133.4 2＋360 .62  =  679.35 万元

    3）、采煤工作面沿空送

    工作面沿空送巷需要全长900 m,（其余部分不于维护）断面积保证8㎡,  服务年限1年（12个月）。

    掘进费用：900×498 元 /m =  44.82 万元
    维护费用： 44.82 ×45﹪×12 =  242.0 3 万元
    其他费用： 236 万元
    合计： 242.0 3＋ 44.82 ＋236 =  522.8 5 万元

    4）、其他费用：386 万元

    5）、合计总费用： 708.4 9 ＋ 679.35 ＋ 522.8 5＋386  =   2278.69 万元

    6） 新型瓦斯积聚治理装置 费用：包括制造加工、安装、成本等为68 万元

    则： 2278.69 －68 =  2210.69 万元

    结果：新型瓦斯积聚治理装置的 一次性 制造加工 成本费用为 6 8万元 ， 则节省费用为 2210.69 万元。

    可见在采区 24638 采煤工作面安装“煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置”以后，由于该装置是安全、经济、永固、无动力的构造设施，所带来的 经济效益相当可观。

    全国采煤工作面达到上千万个,均采用采煤工作面反向通风系统，其节约费用可达 百亿元，而且安全可靠。

    5、社会效益

    新装置填补了我国选煤厂瓦斯治理的空白，开创了我国无动力治理瓦斯新经验和先例，对所有煤矿井下采煤工作面的瓦斯治理开辟了一条新途径，为以后煤矿井下采煤工作面设计提供了先进的新技术，实现了煤矿井下采煤工作面永久性的瓦斯治理。同时由于该系列装置结构简单，管理方便，不需经常维修，无需专人操作，具有简便易行、经济实用、安全可靠等优点，煤矿井下采煤工作面瓦斯治理为改变煤矿形象 、消除社会对煤矿安全的不良印象起到积极作用，  因此易于在全国煤炭行业﹝以及矿山﹞推广使用，具有深远的现实意义。

    该装置原理，可以拓展到所有需要排气、排污的建筑、工厂、矿山，以及民宅、厨房无动力排油烟机等等领域。

    6、结论

    总结煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置，具有以下特点：

    1）、煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置的技术发明属于国内首创，世界先进，具有技术先进、科学合理，填补了我国煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理的空白。属于世界性先进技术，达到世界先进水平。

    2）、煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置的使用将有效的治理煤矿井下采煤工作面上隅瓦斯积聚问题。它的研制成功将对所有煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理开辟一条新途径。

    3）、煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置是安全、经济的构造设施，一次安装，永久使用，经济实用，所带来的经济效益相当可观。

    4）、煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置结构简单，管理方便，不需经常维修，简便易行，无需专人操作，易于推广使用，且开创了我国煤矿井下煤仓无动力治理瓦斯经验和先例。

    5）、煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置，开创了我国无动力治理瓦斯新经验。

    6）、特别指出煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置是无噪音、无动力、无污染的通风构造设施，纯属于环保节能型产品。

    煤矿井下采煤工作面上隅角瓦斯治理装置在全国乃至全世界推广使用, 开创了我国瓦斯治理的先驱，具有推广使用价值。