王春光科学与技术

堵排结合防治采空区瓦斯经验谈王春光太原理工大学研究生院矿业工程学院矿业工程专业神东天隆集团有限责任公司摘要:本文针对霍洛湾煤矿的采空区瓦斯情况的特点进行分析，归纳了采空区瓦斯的主要来源。在此基础上，笔者通过总结自身多年的实践经验，分析、总结了堵排结合防治采空区瓦斯的相应措施。关键词：采空区；瓦斯；防治；堵排结合前言随着我国煤矿采深的逐步增大，采空区瓦斯涌出量也呈现出逐步增大的趋势。尤其是近几年来，矿井集中化生产技术的发展，使一矿一面、一矿二面得到了广泛应用，矿井的生产效率大幅度提高。科学技术的发展带动了瓦斯综采生产技术，同时也由于综采面开采强度的加大造成采空区瓦斯的涌出量不断增大。采空区瓦斯涌出的情况会对生产情况和工作人员的人身安全造成影响，因此必须将封堵和排放两种方法相结合，降低工作面的瓦斯浓度，以保证安全生产。一、采空区瓦斯涌出的特点笔者研究对霍洛湾煤矿3个综采面采空区的瓦斯涌出监测情况进行研究，发现采空区瓦斯涌出的几个特点：其一，在通常情况下，工作面气压和采空区气压基本保持平衡，采空区漏风时可以从上隅角将瓦斯带出，瓦斯的涌出量约占据工作面瓦斯涌出总量的五分之二，此时要降低采空区瓦斯的涌出量只需将漏风情况加以控制；其二，在工作面推进60-120m时，基本顶已经初次垮落了一段时间，采空区瓦斯的涌出量将会大幅度增加，甚至比正常情况多出2倍以上，其绝对量在4-8m³/min，这时采空区瓦斯的涌出量最高可占工作面瓦斯涌出总量的五分之四以上。由于此时工作面气压低于采空区气压，大部分采空区瓦斯会因为压差向外涌出，再控制漏风情况就已经不能降低采空区瓦斯的涌出量了，进而会出现瓦斯超限现象，严重威胁安全生产。二、采空区瓦斯的主要来源煤层在开采之前，原始的煤层、围岩和瓦斯流体组成均衡系统。在煤层进行开采之后，随着工作面的不断推进，工作面顶板不断垮落，形成采空区。而采空区上方的煤层及岩层出现变形、下沉或断裂等情况，形成了裂隙、裂纹等，进而改变了瓦斯原有的流动状态，此时瓦斯会从煤层和围岩中的空隙穿过，向采空区和工作面流动，甚至大量涌出。霍洛湾煤矿采空区的围岩、遗落的煤炭和上下邻近层的瓦斯涌出都是采空区瓦斯的来源。在正常情况下，采空区周边的煤层和遗落的煤炭是采空区瓦斯的主要来源，而上下邻近层的瓦斯涌出量较少，相对而言，邻近层瓦斯对采空区瓦斯涌出量的影响较小。并且，邻近层的压力低，工作面气压和采空区气压基本能保持平衡。如果采用全部垮落法对顶板加以控制，那么在基本顶初次垮落之后，顶板会遭受较大损坏，与较远的上邻近层之间形成通道，此时上邻近层所含的瓦斯经过卸压，会通过这个通道大量涌进采空区，从而迅速增加采空区瓦斯涌出量。随着工作的不断深入，邻近层的瓦斯通道受到阻力影响，气压逐渐降低，采空区瓦斯的涌出量逐渐减少，此时周期来压对顶板造成的破坏远远低于初次来压，不能再次形成通道，以致采空区瓦斯的涌出量在持续一段时间的高水平涌出之后会逐渐下降，直到恢复正常水平。因此，霍洛湾采空区瓦斯涌出量经常出现工作面在推进60-120m期间大幅度增加的现象。三、防治采空区瓦斯的相应措施（一）封堵采空区瓦斯通常情况下，瓦斯的涌出量与采空区的漏风程度是息息相关的，不但导致采空区瓦斯涌出量增大，使得其在瓦斯总量中占有很大的比重，而且还会造成工作面上隅角瓦斯浓度不断升高，更有甚者，超出相关要求。由此可见，通过控制采空区漏风情况来减少瓦斯涌出量是具有可行性的。其具体操作步骤应包括以下几点内容:1、在工作面的下隅角处设置挡风障，避免新鲜风流流入矿区采空区；2、应在工作面上隅角设置煤袋墙，完全隔开工作区和采空区，将瓦斯涌出通道封堵；3、应尽量保持工作面气压与采空区气压处于平衡状态，将瓦斯堵在矿区采空区域。该方法已经广泛应用到许多矿区工作面中，使瓦斯涌出量减少了二分之一。（二）采空区瓦斯的排放在工作面推行大约63米后，采空区的瓦斯涌出量逐渐增加，虽然采取了封堵措施积极应对，但在气压差的作用下，高浓度的瓦斯经由顶板裂隙与支架间隙大量涌出，导致瓦斯浓度超过相关标准，给工作人员带来了安全隐患。因此，工作人员应采用排放法来控制瓦斯含量，定期将采空区的瓦斯排除，有效降低瓦斯浓度，有效保证矿区工作的正常进行。具体操作步骤有以下几点：1、应先解除封堵措施，在工作面机头设置挡风障，在机尾上隅角处设置导风帐，使风流经由采空区，排除瓦斯；2、应充分利用风障的作用，掌握采空区和工作面风流的比例，有效控制瓦斯浓度；3、完成排放工作后，应恢复封堵措施，确保作业期间采空区瓦斯含量最低。（三）采空区瓦斯的抽排在霍洛湾煤矿的综采工作面，瓦斯由上隅角涌出，直接进入工作面回风流，导致风流中瓦斯浓度不断增加，常常处于临界状态，这就给矿区的安全生产带来了严重的影响。因此，应在回风巷中，距离工作面约40m处配备抽出式风机，利用正负压风筒的作用，及时排除上隅角瓦斯。这一方式应确保抽出式风机风量在200m³/min，有效避免过高的瓦斯浓度给矿区的安全生产带来影响。在通常情况下，抽风口距离上隅角煤袋墙约1m位置，如果采空区的瓦斯浓度低于2%，则将抽风口放入煤袋墙内，在外界环境许可的条件下，可持续抽取瓦斯，实现采空区瓦斯含量的降低。结束语综上所述，在霍洛湾煤矿采空区涌出大量瓦斯的情况下，将封堵和排放有效结合起来，实现了瓦斯浓度的大大降低，有效保证了矿区的安全有序生产。但就目前的防治方法来看，还存在或多或少的问题，迫切需要相关工作人员和技术人员加大对其的重视，不断总结和完善，以寻求更具实用性的应对措施，有效保障矿区工作人员的生命安全。笔者希望更多专业人士投身到该课题的研究中，针对文中的不足之处，提出指正建议，为推动我国煤炭工业的发展做出重要贡献。参考文献：[1]高洋.煤矿开采引起的采空区瓦斯与煤自燃共生灾害研究[D].中国矿业大学（北京）,2014.03.117-189.[2]常绪华.采空区煤自燃诱发瓦斯燃烧（爆炸）规律及防治研究[D].中国矿业大学,2013.07.152-156[3]曹凯.综放采空区遗煤自然发火规律及高效防治技术[D].中国矿业大学,2013.03.102-103[4]王俊峰,邬剑明,靳钟铭.一种预测采空区自燃危险区域的新方法——CFD技术的应用[J].煤炭学报,2009,11:1483-1488.