浅谈煤矿采空区瓦斯抽放技术的选择与应用

浅谈煤矿采空区瓦斯抽放技术的选择与应用

梁蹦

安徽省亳州煤业有限公司袁店二井煤矿，安徽亳州 433203

摘要：本文从采煤过程中瓦斯涌出的原因、采空区瓦斯抽放方法分类与可行性、采空区埋管抽放技术的工作原理与应用和抽放方法技术的优选等，浅谈采空区瓦斯抽放技术。

关键词：煤矿采空区；瓦斯抽放；技术选择

引言：煤矿采空区瓦斯则是回采工作面瓦斯涌出主要来源，且具有抽放流量大、来源稳定等特点，因此也是瓦斯治理的重点。对煤层预抽效果不好、采空区瓦斯涌出量大的工作面，其采空区抽放就是首选了。如今国内外对高瓦斯矿井采空区瓦斯抽放进行了大量的研究，应用也正在扩大。

1.采煤过程中瓦斯涌出的原因

1)采动涌出。采煤机在破煤过程中，煤层的原有应力平衡被破坏，在煤壁前方的煤体内便产生三个应力带(见图1)，即卸压带、集中应力带和原始应力带。在卸压带(一般3～5m)中，煤层的透气性增大，地应力和瓦斯压力都大降，大量吸附在煤层中的瓦斯则沿着煤层的裂隙释放到工作面，进而涌出量增加。

2)瓦斯流动带。采空区瓦斯流动可大体划分三个带(见图2)。Ⅰ涌出带(距切眼0～20m)、Ⅱ过渡带(距切眼20～40m)和滞留带(距切眼40m外)。涌出带中，采空区丢煤和卸压邻近层解吸的瓦斯则向工作面与采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动性快，多以层流形式，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，进而使工作面上隅角的瓦斯浓度增大。另外，漏风大小与工作面供风量大小及支架位置、通风方式还有关。推进中采空区进入过渡带，瓦斯在工作面和采空区的压差作用下，部分进入工作面，部分暂时或永远滞留在采空区内，使区域瓦斯流动速度降低。流动不均衡，处在层流、紊流交错阶段；进入滞留带时，释放采空区内的瓦斯一般滞留在深部，速度较低。这种带不是固定不变的，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。

2.采空区瓦斯抽放方法分类与可行性

1）瓦斯抽放方法分类。采空区瓦斯抽放方法的分类，按瓦斯来源可分三类：回采工作面采空区瓦斯抽放方法、老采空区瓦斯抽放方法和报废矿井瓦斯抽放方法。其中回采工作面采空区瓦斯抽放方法又分为冒落带(冒落拱)瓦斯抽放、采空区积聚瓦斯抽放和回采工作面上隅角局部积聚瓦斯抽放方法。抽放方法可根据实施方式的不同分为钻孔抽放、巷道抽放和插(埋)管抽放方式。

2）采空区瓦斯抽放的可行性。通过向冒落带打钻或用低位集瓦斯巷道方式比邻近层瓦斯抽放率低，抽放浓度也低，但比埋管抽放采空区积聚瓦斯的抽放率和浓度要高。抽冒落带邻近层瓦斯和插埋管抽采空区积聚瓦斯，在技术上都可行。插管抽放(排)上隅角瓦斯，在技术上也是可行的，但一般浓度较低，因此单设一趟抽放瓦斯管路抽放较好。煤层易燃时，抽放时必须监测，负压也不能过大。

3.采空区埋管抽放技术的工作原理与应用

1）采空区埋管抽放技术原理。采空区埋管抽放技术是沿回采面的回风巷上帮敷设一条瓦斯抽放管，每隔几米设一个三通。每个三通开口位置都要朝上，并用堵板堵死防止漏气；抽放管外部安装一阀门和孔板流量计，可方便打开和关闭，并能测量管内瓦斯浓度、负压、流量等参数。随着采煤推进，当瓦斯管的三通到达上隅角时把三通上的堵板打开，把花管加上，然后在花管周围打上一木垛，防止顶板垮落把花管砸坏，最后放顶将花管埋入采空区。如此可抽放采空区和上隅角瓦斯的目的。

2）采空区埋管抽放设备布置。利用抽放管和可移动泵站，用瓦斯泵就能实现采空区埋管抽放的需要。对此，要定期安排人员检查处理抽放管放水、漏气，并及时观测抽放管内的瓦斯浓度、负压、流量等技术参数。

4.采空区瓦斯抽放方法技术的优选

1）回采面采空区瓦斯抽放方法。①采空区冒落拱(带)卸压瓦斯抽放方法：其手段有两种：抽放钻孔与顶板走向巷道抽放。对钻孔布置方法，可从回风巷布孔抽放冒落拱(带)瓦斯，也可从回风巷高位钻场布孔抽放。若近距离邻近层卸压瓦斯大量涌向回采面采空区时，可采用打钻孔到冒落拱上方抽放。利用顶板走向煤(岩)巷道抽放采空区瓦斯，主要用在邻近层瓦斯涌出量大，且用钻孔抽放瓦斯效果不佳的面。以巷道方式与钻孔相比，巷道可以曲线拐弯避开顶板冒落带，防止开口段与开采巷道连通；巷道断面积远大于钻孔，这有利于收集卸压瓦斯和减少抽放阻力。但这增加了掘进量。一般顶板走向巷道的层位决定抽放瓦斯效果，原则上应选择在邻近层瓦斯涌出密集区，应满足工作面采过后不会很快破坏。依据回风巷岩石移动卸压角和通风负压影响，顶板走向巷道距回风巷的投影距离应≯24m，小于工作面长度的1/2，在1/3处为宜。②回采面采空区积聚瓦斯抽放方法：在插(埋)管抽放采空区瓦斯方法中有：密封回风巷与尾巷间横贯插管抽放采空区积聚瓦斯方法、密闭尾巷抽放采空区积聚瓦斯方法和埋管抽放采空区积聚瓦斯方法，这都属边采边抽法。前两者适用有尾巷布置的工作面。上隅角埋管的方法为每隔30m左右在回风巷抽放管上留一三通接口，在回采作面推进到三通前一班(放顶前)，用胶管连接抽瓦斯埋管（Φ100mm），前端割有20mm×30mm的小缝隙筛管。埋管尽量插入采空区，且筛管应抬高距底板一定高度，为防止积水，煤泥堵塞筛管裂缝。插(埋)管法为辅助抽放瓦斯措施；顶煤专用巷道抽放采空区积聚瓦斯方法。就是在煤层中施工顶煤专用巷道，用此抽放采空区积聚瓦斯。有时也采用专用巷与埋(插)管相结合抽放；工作面上隅角瓦斯抽放方法，即上隅角局部积聚瓦斯处理方法除改变回采面通风方式外，还用专用装备抽排上隅角瓦斯（如引射器、移动抽放泵等）。

2）老采空区瓦斯抽放方法。由于老采空区内易积聚大量瓦斯，随着上邻近层的卸压范围增大，其远距离邻近层也会下沉卸压涌出瓦斯。①密闭插管大面积老采空区瓦斯抽放方法。在相邻多个面采完时，常会互相联通。因此可在最后一个面的回风尾巷密封处增设一道密封，插入大直径管子抽放。②钻孔抽放老采空区瓦斯方法。其钻孔可从已采区的保留巷道向老采空区打高仰角走向孔，也可从下一面回风巷或尾巷打高仰角的穿层孔。③地面钻孔抽放老采空区瓦斯方法。就是在地面钻孔抽放上邻近层瓦斯后，可在工作面回采完后继续再抽放老采空区瓦斯，该法应用效果也比较好。

结束语：对于煤矿工作面及其附近积聚瓦斯的抽放，应根据各自的特点，选择较适应的抽放方法。如此投入少，抽放效果才好，并能达到预期目的，确保通风的安全。

参考文献：

[1]汤怀念，孙俊森.采空区瓦斯防治技术的应用[J].中国科技信息，2014，13：160-161.

[2]郝长胜，等.采空区埋管抽放技术在采煤工作面的应用[J].煤，2010，4：16-17、22.

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