内蒙古蒙东地区煤炭产量高,地质条件简单,煤层埋藏较浅,煤化程度低,大部分煤矿为低瓦斯煤矿。但随着开采深度的增加,部分煤矿回采工作面上隅角经常出现瓦斯超限的问题,用通风排放瓦斯已经不能满足安全生产的要求。呼伦贝尔市牙星煤矿就存在上述问题。因此,本论文以牙星煤矿423回采工作面上隅角为研究对象,通过收集相关资料与现场勘查,查明地质构造、煤层赋存条件、上隅角瓦斯赋存特点;通过现场实测,综合应用煤层气地质学、瓦斯地质学、流体力学与气体动力学等基础理论,系统研究瓦斯运移特征、瓦斯来源及构成;通过现场收集的瓦斯记录表、通风量、瓦斯浓度等信息,应用分源预测法,建立计算模型,预测423回采工作面瓦斯涌出量;根据矿井实际,设计以采空区瓦斯埋管抽放法为主要方法的综合瓦斯治理技术方法,同时,综合考虑井下巷道布置情况、抽放管道摩擦阻力等因素,研究解决抽放泵选型、抽放管径、抽放管路敷设等实际问题。通过本论文的研究,取得了以下主要成果和认识:(1)研究出上隅角瓦斯积聚原因:上隅角局部区域风流经常为涡流形态,使瓦斯难以通过对流等运移形式进入回风巷中;瓦斯浓度沿工作面倾斜方向呈现逐步增加趋势,上隅角成为工作面倾斜方向瓦斯的汇集和扩散处;在“瓦斯风压”的作用下,使得瓦斯向上隅角区域运移。(2)根据对煤壁瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量、落煤瓦斯涌出量、邻近层瓦斯涌出量等数值的观测分析,建立计算模型,分析出423回采工作面瓦斯来源及涌出构成:主要为采空区遗煤解吸释放的瓦斯和工作面煤层释放的瓦斯,比例约为7:3。(3)根据井下现场收集的资料,应用分源预测法,建立计算模型,综合预测出423回采工作面瓦斯绝对涌出量为4.670m3/min,相对涌出量2.240m3/t;同时,为了进一步验证423工作面瓦斯涌出量的预测结果,在现场跟踪测量了423工作面实际的瓦斯涌出情况,根据井下作业换班情况,在一个月的上、中、下旬各选取1天,按照0:00-8:00、8:00-16:00、16:00-24:00,每天分3班测定423工作面瓦斯涌出量,测定出423回采工作面瓦斯绝对涌出量为4.701m3/min,相对涌出量2.256m3/t,与计算结果基本一致。(4)依据423工作面的瓦斯的来源、瓦斯涌出量、矿井通风能力、煤层的赋存状况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等因素,设计出423工作面上隅角瓦斯治理综合技术方法:主要采用采空区埋管抽放方法,辅助使用采空区风障法、挡风帘引流与增设压入式通风机等措施。(5)综合计算出抽放管路管径为400mm、抽放泵流量为180m3/min、总抽放管道阻力为25406.8Pa、抽放泵真空度为41.93%,综合各项数据值,最终选用ZWY210/250-G型矿用移动式瓦斯抽放泵站,泵站配套泵为2BEC52水环真空泵。根据井下巷道布置情况,设计抽放管路敷设路线:423工作面上隅角采空区→423回风顺槽→4煤回风下山→抽放泵站→4煤回风下山→4煤回风大巷。(6)开展了为期1年的现场工业性实验,经过实际瓦斯抽放实验效果观测,423回采工作面上隅角瓦斯抽放率达到了90%以上,抽放浓度稳定在4%左右,抽放效果显著。从所开展的现场瓦斯抽放实验可以看出,运用论文所设计的上隅角瓦斯综合治理方案,可将上隅角瓦斯浓度降到0.1%以下,起到了防止上隅角瓦斯超限的作用。