采空区瓦斯涌出特点与抽放方法

采空区瓦斯涌出特点与抽放方法

孟祥春

龙煤集团、鹤岗局富力煤矿可采煤层10个，为单斜构造，倾角15~35度，煤厚2~14米，发火期6~18个月。现有地质储量8200万吨，可采储量5100万吨，年生产能力280万吨。

随着矿井开采不断延深，矿井深度已达6、7百米，矿井集约化程度加大，采面逐步减少，产量逐年增加。随之而来的瓦斯隐患和事故逐年增加，特别是采空区瓦斯涌出更为突出。抽放采空区瓦斯是解决这一问题的有效技术途径。通过实践表明，对采空区瓦斯涌出的特征和采空区瓦斯抽放技术的掌握是取得较好抽放结果的保证。

1采空区瓦斯涌出特征与煤层的赋存、开采条件密切相关，采空区瓦斯主要是由采空区内丢煤和邻近煤层的两部分组成。对于单一煤层开采，采空区瓦斯主要来源于采空区内丢煤和少部分围岩涌出的瓦斯。一般情况下，由于煤层开采，破坏了煤、岩体的压力平衡状态，上下部负荷卸除，引起煤、岩体移动，并向采空区方向膨涨。从而导致包括错动而产生的各种方向裂隙与采空区沟通，形成了向采空区排放瓦斯通道。这样邻近层的瓦斯在其自身压力作用下，通过这些通道向采空区放散。

为查明瓦斯在采空区内究竟是怎样运动的、浓度分配分布等规律，中国矿院、龙煤集团、鹤矿公司等单位在抽放期间进行跟踪测试：结果表明，采空区瓦斯浓度分布和采空区瓦斯移动规律如下：

1.1采空区瓦斯在工作面切眼1~12m范围内浓度变化较小，一般在3%～8%之间，在12m～２０m范围内瓦斯浓度变化幅度较大，一般在10%～18%，在20～40m范围内瓦斯浓度升高较快，一般在20%～40%，在40～80m范围内瓦斯浓度变化较小，一般在40%～55%之间。

1.2根椐在富力一采区1302的采空区、三采区3501的采空区释放跟踪显示气体（SF6-2）测试结果，采空区瓦斯流动可分为三个带（见图1）

图1采空区瓦斯涌出三带划分

涌出带（距切眼0~20m的范围内）、过渡带（距切眼20~50m范围内和滞留带（距切眼50m以外）。在涌出带中，采空区丢煤和卸压邻近层解吸的瓦斯向工作面和采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动速度较快，多以层流形式存在，且这部分瓦斯几乎全部被工作面风流和采空区的漏风流携带到回风道内；随着工作面的推进，采空区进入过渡带，过渡带的瓦斯在工作面和采空区压差作用下，一部分进入工作面，另一部分暂时或滞留在采空区内，该区域瓦斯流动速度也明显下降，流动呈现出不均衡性，处于层、紊交错阶段；而进入滞流带时，释放采空区的瓦斯一般滞留在采空区的深部，流动速度较低。上述三个带不是固定不变的，随着工作面的推进向前移动，采空区瓦斯涌出三带，出现“浪涌”现象。

1.3涌出带、过渡带和滞留带的范围，受煤层开采条件，特别是开采高度、顶板岩石和采空区瓦斯涌出源供给情况等因素的影响，同时，由于受工作面风流和采空区漏风的影响，各带中的瓦斯浓度也各不相同，滞留带最高，过度带次之，涌出带最低。

2采空区瓦斯处理方法与分析

由于工作面开采方法和巷道布置的差异，导致抽放采空区瓦斯的方法较多，其中抽放效果较好的方法有以下几种：

2.1引导排放法。是利用抽放邻近层采空区的瓦斯引排现采空区瓦斯。在煤层无自然发火危险的工作面，如其上区有采空区存在时，应首先考虑强化抽放上区段采空区的内瓦斯。在上区段采空区内形成一个负压区，破坏新、老采空区内的压力平衡，使现采空区的瓦斯在上区段采空区抽放负压的作用下流入上区段采空区，达到间接抽放采空区瓦斯的目的。如图2所示

这种方法能够解决工作面和回风大巷的瓦斯超限问题。

2.2顶板巷道抽放。煤层群开采的综采或综放工作面，在采空区瓦斯涌出量较大时，可采用顶板走向或倾向巷道抽放采空区瓦斯。如图3所示：

该方法具有抽放时间长、瓦斯抽放效果较好等特点，但工程量大，需在顶板掘出一条或多条巷道。它适用于厚煤层或有上邻近开采的工作面，且瓦斯涌出量较大时。

2.3利用消火道布置钻孔。煤层群开采的综采或综放工作面，利用本阶段布置好的消火道布置钻孔，对上段采空区的瓦斯进行抽放。该方法是利用原有的巷道进行抽放工作，节省了开拓准备量。缺点是抽放工作不能与消防火工作同时进行。如图4。

2.4高位钻孔抽放，如图5。

该方法能抽放出高浓度瓦斯，抽放量稳定；缺点是需掘一段上山巷道，钻孔布置在老顶内，打钻费用高。适用于邻近层、瓦斯涌出量中等以上的工作面。

2.5尾巷抽放采空区瓦斯。一些高产高效都采用双巷布置，其中一条尾巷可通过埋管、向采空区打抽放钻孔或密闭抽放采空区瓦斯。该方法可在最佳抽放位置对采空区瓦斯进行强化抽放，即在采空区内的负压区，使采场内形成通风负压与抽风负压相对平衡，实现采空区均压抽放，防止采空区瓦斯涌向工作面，抽放采空区瓦斯效果显著，但在常管理上有一定的难度。

3抽放采空区的瓦斯发展趋势

随着生产规模的扩大和开采水平的延伸，采空区瓦斯涌出将日趋严重。在抽放瓦斯领域中，采空区抽放瓦斯将起主导地位。由于矿井的抽放能力和装备水平的提高，采空区瓦斯抽放将从分散型向单一型发展，要求抽放效率高、技术先进、管理简单。专用巷道的抽放方法将被淘汰；大直径（300~600mm）顶板水平钻孔将替代顶板高抽巷和目前短距离的高位钻孔及采空区后方埋管抽放。

参考文献

[1]煤矿安全规程，及执行说明。

[2]煤矿害灾防治[M].北京：中国矿业出版社.

[3]煤矿安全基础管理.实施指南.

作者简介：孟祥春（1964，2，16~），男，年龄44岁，大专学历，党员，1990年7月毕业于鹤岗学院，1984年参加工作，从事鹤矿通风，安栓工作，曾任通风区，安检科工程师，付科长。