采空區瓦斯涌出的分析與防治
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摘要：礦井采空區是易于出現瓦斯積聚的場所，采空區瓦斯的大量涌出往往會給采煤工作面安全生產帶來極大的威脅。在厚煤層分層開采中，工作面約有40%以上的瓦斯涌出量來自于采空區，因此，加強對采空區瓦斯涌出的治理也是煤礦瓦斯防治的重點。
關鍵詞：采空區;瓦斯;涌出;分析與防治
礦井采空區是易于出現瓦斯積聚的場所，采空區瓦斯的大量涌出往往會給采煤工作面安全生產帶來極大的威脅。在厚煤層分層開采中，工作面約有40%以上的瓦斯涌出量來自于采空區，因此，加強對采空區瓦斯涌出的治理也是煤礦瓦斯防治的重點。隨著當前機械化采煤效率的不斷提高，在長切眼、大采高的情況下，采空區面積不斷增大，瓦斯涌出量增多，礦井瓦斯事故隱患問題也越發突出。采空區瓦斯的大量涌出很容易造成工作面，特別是上隅角區域瓦斯的積聚和頻繁超限，嚴重威脅礦井安全生產，最終引發瓦斯中毒和爆炸等事故災害，造成重大人員傷亡和財產損失。在礦井瓦斯防治工作中，應對采空區瓦斯涌出的特征和規律進行認真分析，采取封堵與抽排相結合的方式以消除采空區瓦斯涌出的隱患。
1 采空區瓦斯的來源及危害
采空區瓦斯來源包括以下幾個部分：一是采空區遺留煤炭中殘存的瓦斯;二是來自于采空區圍巖及上下臨近層涌入的瓦斯;三是未采分層中涌出的瓦斯。這幾部分瓦斯按照各自的通道和涌出規律進入到采空區，匯集再一起，成為采空區瓦斯的主要來源。由此可以看出，采空區瓦斯的來源較廣，涌出源數量較多，瓦斯積聚量一般較大。在采空區瓦斯大量積聚情況下，采空區瓦斯往往會被漏風由上隅角處帶入到工作面以及生產巷道，進而導致上隅角處及工作面瓦斯超限;有時受開采擾動，頂板破壞或是通風系統變化的影響，鄰近層瓦斯會大量涌入到采空區，并導致采空區氣壓升高并大于工作面氣壓，此時工作面與采空區之間的壓力平衡被破壞，大量瓦斯會由采空區涌入到工作面，嚴重威脅工作面安全生產，甚至引發火災、爆炸等重大事故。
2 采空區瓦斯涌出特點和運移規律分析
采空區瓦斯涌出特征主要與煤層構造和開采條件兩方面有關。一般情況下，采空區與工作面壓力大致處于一個平衡的狀態，瓦斯大量積聚在采空區內，僅有小部分會因漏風而從上隅角處帶出，進入工作面和巷道?？刂坡╋L量和改善上隅角通風可有效降低采空區的瓦斯涌入量。在開采擾動引起臨近煤巖體破碎和產生裂隙時，這些裂隙便成為了臨近煤巖層瓦斯涌入的通道。在瓦斯向采空區積聚的過程中，瓦斯流動大致可分為“三帶”，即涌出帶、過渡帶、滯留帶。在回采推進的過程中，“三帶”中瓦斯濃度也會隨之發生變化，并出現以下特征和規律：
2.1 涌出帶
通常位于距切眼20m范圍內，該處瓦斯涌入特點是流速較快，多數以層流形式存在，尤其是在采空區遺煤和臨近層瓦斯大量釋放和涌入時，其濃度可達到15%左右。這部分瓦斯大部分會隨工作面風流和采空區漏風進入到回風巷內。
2.2 過渡帶
瓦斯從涌出帶進入采空區后，流速會逐漸降低，在采空區內形成過渡帶。過渡帶相比涌出帶瓦斯流速較慢，濃度含量通常在20%～30%范圍內。過渡帶內的瓦斯一部分會隨漏風進入工作面，另一部分則繼續滯留在采空區內，成為采空區內瓦斯積聚的主要來源。過渡帶內瓦斯流速較慢且不均衡，局部處于紊流與層流交錯的狀態。
2.3 滯留帶
距離切眼較遠處為采空區滯留帶，此區域瓦斯流速很低，瓦斯濃度也較高，可達到35%～50%。高濃度瓦斯一般呈靜止狀態積聚在采空區深部。
3 采空區瓦斯的防治
3.1 采空區瓦斯封堵
一般情況下，采空區與工作面氣壓趨于平衡，采空區瓦斯主要通過漏風進入到工作面，采空區漏風越大，那么涌入工作面的瓦斯量越多，因此采取封堵的辦法，通過減少漏風來控制采空區瓦斯的涌出使切實可行的。具體做法是在上隅角位置設置煤袋墻將工作面與采空區相隔絕，封堵住采空區瓦斯涌入工作面的通道，減少采空區瓦斯的涌出和降低工作面瓦斯濃度。封堵的辦法適用于采空區與工作面氣壓趨于平衡的情況，如果采空區內氣壓過大，那么簡單的封堵則難以湊效，采空區瓦斯還會從工作面上端裂隙和支架間隙等處涌出。
3.2 采空區瓦斯的抽排
瓦斯主要成分為甲烷，它既是危害煤礦安全生產的因素，同時也是一種可供抽采利用的清潔能源，通過抽排的辦法將采空區瓦斯抽放排出并加以利用，既減少了瓦斯涌出對礦井安全生產的危害，同時也增加了能源利用效率，滿足了人們日常生活對燃氣的使用需求。目前針對煤礦瓦斯常用的抽排方法主要有密封抽排法、插管抽排法、鉆孔抽排法等。回采工作面瓦斯抽放時，應確保采空區密閉，防止漏風，然后再進行插管抽放?；蛘呤遣扇°@孔抽排的辦法，在回風巷每隔數十米距離掘一個繞行巷道，以做為鉆孔施工場所，向采空區上方打鉆。當鉆孔進入裂隙帶后，將繞道封閉進行抽放。
4 結語
對煤礦瓦斯的防治是煤礦安全生產永恒的話題，對于采空區瓦斯防治，通過封堵與抽采相結合的辦法可有效防止采空區瓦斯涌出，保障礦井安全生產。
參考文獻：
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[2]劉侃，朱鵬飛.氣壓變化影響采空區瓦斯涌出的分析[J].山東煤炭科技，2016（9）：88-90.
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