綜放條件下上覆巖層及采空區(qū)內(nèi)瓦斯涌出分析

李樹軍

摘 要：本文分析了綜放條件下上覆巖層與采空區(qū)內(nèi)瓦斯的涌出規(guī)律，由理論角度分析了瓦斯流動與匯集情況，并針對性的指出了相關(guān)的解決措施，以期為此后上覆巖層與采空區(qū)瓦斯涌出的治理工作提供更多的借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：綜放條件;上覆巖層;采空區(qū);瓦斯涌出

1 綜放采場瓦斯的基本來源

特定賦存條件下的煤層直接影響著采場周圍瓦斯的來源，且瓦斯混合氣體主要來自于臨近層以及本層等區(qū)域，包括落煤瓦斯涌出、采空區(qū)遺煤瓦斯涌出以及煤壁瓦斯混合氣體涌出等方面。一是煤壁瓦斯，二是落煤瓦斯，三是采空區(qū)遺煤瓦斯，四是臨近煤層與圍巖瓦斯。

2 綜放條件下上覆巖層瓦斯流動與匯集特點

2.1 冒落帶瓦斯流動與匯集

首先，采空區(qū)空間推進期間會產(chǎn)生強烈的采動力，煤層頂板巖層體裂隙寬度與孔隙數(shù)量均明顯增多，降低了原有內(nèi)部瓦斯氣體的壓力，以致固封狀態(tài)的瓦斯變?yōu)獒尫艩顟B(tài)，提高了自身的流通性。其次，在采動力的影響下，上覆巖層裂隙內(nèi)部相互聯(lián)通，為瓦斯運移提供了良好通道，以致不同裂隙中的瓦斯含量各不相同。受張拉力的影響，冒落帶在采空后會出現(xiàn)自然坍塌問題，且隨著采區(qū)空間的推移，上方未垮落巖體的重力會逐漸增大，臨近煤層瓦斯混合氣體為冒落帶瓦斯的主要來源。瓦斯密度小于空氣，隨著高度的增大，濃度也進一步增大，且在通風(fēng)風(fēng)流的作用下，回風(fēng)巷中上隅角存在較大濃度的瓦斯。

2.2 裂隙帶瓦斯流動與匯集

當(dāng)煤層巖體受力超過自身屈服極限時，裂隙帶內(nèi)巖體會逐步發(fā)生塑性變形，圍巖內(nèi)部裂隙出現(xiàn)縱橫交錯狀態(tài)，在內(nèi)部拉伸力的影響下相互溝通。增大了巖層體的透氣性，為瓦斯混合氣體的運移提供了良好的條件。

2.3 彎曲下沉帶瓦斯流動與匯集

在采動力的影響下，回采作業(yè)空間會發(fā)生瓦斯泄壓問題，且隨著空間的不斷移動，靠近裂隙帶區(qū)域彎曲下沉的脆性巖層會出現(xiàn)剪切破壞問題，而韌性較強的巖體則出現(xiàn)塑性變形問題，但巖體基本不會發(fā)生裂隙張開、分層等特征，且彎曲下沉帶內(nèi)瓦斯混合氣體含量較小，因此無法沿著細(xì)微裂隙進行充分流動。

3 綜放條件下采空區(qū)瓦斯涌出特征

回采作業(yè)空間煤壁處瓦斯混合氣體也屬于采后空間內(nèi)瓦斯混合氣體的主要來源，且在不同空間中，煤壁涌出瓦斯等混合氣體會在風(fēng)流負(fù)壓影響下由工作面回風(fēng)巷道進入順風(fēng)槽中。對此，工作人員應(yīng)以整個回采作業(yè)空間系統(tǒng)為依據(jù)，研究分析采后空間內(nèi)瓦斯混合氣體的涌出情況。采后空間遺落煤屬于單一層放頂煤采后空間中瓦斯混合氣體的主要來源，當(dāng)煤層由切眼開始推進時，回采作業(yè)空間首次垮落前，遺落煤涌出量為采后空間的瓦斯混合氣體。在重力作用下，基本頂在首次垮塌后，泄壓后的臨近層瓦斯便會直接涌入采后空間中。同時，回采作業(yè)在推進基本頂前，瓦斯混合氣體的涌出量會逐漸減少，且當(dāng)巖層推進速度基本穩(wěn)定后，采后空間瓦斯涌出量也保持不變。當(dāng)回采作業(yè)空間推進至工作面時，采后空間瓦斯?jié)舛纫矔S之降低。對此，冒落層瓦斯混合氣體涌出量決定著采后空間瓦斯混合氣體的涌出量，且隨著時間的延長，瓦斯混合氣體涌出量會逐漸降低，期間煤體自身的滲透性直接影響著瓦斯混合氣體涌出量變?yōu)榱阒档臅r間。

4 綜放條件下上覆巖層及采空區(qū)內(nèi)瓦斯涌出綜合治理

4.1 利用采空區(qū)防漏風(fēng)技術(shù)

受開采等因素的影響，煤礦企業(yè)在利用防漏風(fēng)技術(shù)時不能在漏風(fēng)點建筑永久性密閉與均壓控制室，而是由以下兩個方面進行防治。一是進行臨時密閉構(gòu)筑，工作人員應(yīng)結(jié)合回采工作面的實際情況，在工作面上隅角與下隅角合理選擇臨時密閉點，將現(xiàn)場的尼龍絲袋與矸石雜料作為密閉材料。臨時密閉構(gòu)筑時，工作人員應(yīng)利用裝滿矸石的尼龍絲袋封堵風(fēng)源，隨著工作面的快速回采及時完成構(gòu)筑工作，充分減少采空區(qū)的漏風(fēng)量。二是合理采用均壓通風(fēng)措施，為了進一步提高工作面的風(fēng)壓，施工人員應(yīng)在工作面回風(fēng)巷增加調(diào)節(jié)風(fēng)門，并在回風(fēng)隅角設(shè)置擋風(fēng)簾，在減少工作面采空區(qū)漏風(fēng)量的基礎(chǔ)上，增大采空區(qū)漏風(fēng)出口的風(fēng)壓。在采用均壓通風(fēng)與臨時密閉構(gòu)筑措施后，采空區(qū)瓦斯涌出量明顯減少，且對采空區(qū)瓦斯抽放起到了十分關(guān)鍵的作用。

4.2 采空區(qū)瓦斯負(fù)壓排放

為了充分保證采空區(qū)瓦斯抽放效果，工作人員應(yīng)在工作面回風(fēng)巷內(nèi)鋪設(shè)內(nèi)徑為159mm的輕質(zhì)橡膠管路，并將管路吸氣口深入采空區(qū)漏風(fēng)量減弱、瓦斯?jié)舛容^高且鄰近層充分卸壓的活躍區(qū)域，在工作面回風(fēng)巷30m處設(shè)置管路的出氣口，利用通風(fēng)負(fù)壓自然排放法充分抽取采空區(qū)內(nèi)積存的瓦斯，在降低采空區(qū)瓦斯涌出濃度的基礎(chǔ)上，截斷采空區(qū)工作面瓦斯的涌出問題，充分減少瓦斯涌出量，有效治理綜采工作面回風(fēng)隅角瓦斯涌出與積聚問題。

4.3 回風(fēng)隅角瓦斯積聚處理

對于綜采工作面回風(fēng)隅角的瓦斯涌出問題，工作人員應(yīng)利用小型局部通風(fēng)機進行充分稀釋，期間采用兩臺局部通風(fēng)機，實現(xiàn)雙電源、雙風(fēng)機切換，并保證自動分風(fēng)，為工作面的回風(fēng)隅角提供更多風(fēng)量，保證隅角處積聚瓦斯的有效稀釋，達到預(yù)期的治理效果。

5 結(jié)束語

煤礦開采期間的瓦斯涌出具備較大的危害，一定濃度下會導(dǎo)致人因缺氧而窒息，甚至還會導(dǎo)致爆炸或燃燒問題。對此，煤礦企業(yè)應(yīng)在開采期間做好瓦斯涌出量的評估工作，結(jié)合周圍空間應(yīng)力的變化情況，明確煤層不同高巖層的破壞程度，總結(jié)瓦斯流動與匯集的基本規(guī)律，以便為此后采空區(qū)的瓦斯抽放提供更多資料。