煤礦密閉采空壓力變化技術研究

摘要：目前我國煤礦開采機械化程度逐日提高，絕大部分都是綜采工作面，其優點是回采速度快、效率高;同時，工作面回采結束后，應按照規定對采空區進行密閉處理;但是，隨著礦井開采規模的擴大和延伸，井下采空區密閉墻將日益增多，密閉采空區內積聚的大量瓦斯，在壓力作用下有時會從密閉墻內溢出，進入生產區域影響礦井安全生產，另外，有些密閉墻長期向采空區進風供氧，可能會造成采空區內遺煤自燃，發生自然發火事故。密閉采空區內積存的大量瓦斯，將是一個重大安全隱患，管理不好將會出現安全事故，威脅礦井安全生產;所以，正確掌握密閉墻內壓力與大氣壓力變化關系，對制定有效的防范措施，合理調控密閉墻進出風狀態，防止瓦斯及火災事故發生，確保礦井安全生產，都具有重大的安全意義。

關鍵詞：密閉; 采空區;壓力;瓦斯; 自燃

1.引言

1.1礦井概況

礦井為大型機械化礦井，設計生產能力500Mt，礦井瓦斯等級為高瓦斯突出礦井，礦井已連續開采35年，煤層自然發火期為3～6個月，礦井為立井、多水平、東西兩翼開拓方式;礦井通風方式為抽出式通風;礦井共有立井6個，其中進風井筒4個，回風井筒2個;一水平標高-350m，二水平標高-788m;一水平東翼采區三個（東一、東二、東三）、西翼采區三個（西一、西二、西三），二水平采區一個。礦井采空區密閉均采用厚度不小于0.8m雙瓦石墻加墻內注漿封閉方式，密閉質量滿足AQ1044-2007《礦井密閉防滅火技術規范》規定。

1.2問題的提出

礦井開采年限較長，密閉采空區逐年增加，礦井正常生產期間每年需密閉采空區在3～5個，2016年僅采空區瓦斯涌出量高達43.6m3/min（含抽采瓦斯量），礦井采空區密閉墻高達50道左右，個別密閉墻內瓦斯高達80%左右。通過調查數據可以看出，礦井密閉墻數量多，檢查工作勞動強度較高，管理難度大;密閉空間范圍廣，且密閉空間內瓦斯含量高，瓦斯威脅大。所以，如何掌握密閉墻壓力變化情況，制定有效的瓦斯治理防范措施，合理調節密閉墻進出風壓差，杜絕瓦斯事故發生，是確保密閉采空區內瓦斯安全管理的關鍵。

1.3研究內容

針對礦井采空區封閉墻較多，采空區內積聚大量瓦斯，且存在采空區自然發火隱患，時刻威脅著礦井安全生產。因此，了解掌握采空區封閉墻內瓦斯濃度變化規律，以及采空區封閉墻內外壓力變化關系，從而制定有效的防范措施，確保礦井采空區瓦斯及防火安全管理，特對礦井采空區封閉墻內瓦斯、壓力等相關參數進行測定、分析、研究。

1.4研究方案

利用礦井通風壓力多參數儀結合密閉墻上“U”型壓差計，對密閉墻內、外的壓力參數變化進行測量記錄，為確保數據準確提前對所用多參數儀進行校準比對消除誤差，同時確保地面和井下同步進行測定，每小時記錄一次數據，最后對所測數據進行整理、分析、研究。

2. 密閉采空區內參數測定結果研究

2.1通過對所測定的壓力數據分析研究發現，封閉墻外大氣壓力變化與地面大氣壓力變化基本一致;封閉墻內大氣壓力由于受到封閉隔絕作用，隨地面大氣壓力變化幅度極小。如圖1所示：

2.2通過對密閉墻進出風壓差數據測定分析發現，密閉墻出風壓差與地面大氣壓力呈反比，而進風壓差則成正比，即大氣壓力降低時，井下密閉墻出風壓差增大;一般從11：00起，曲線急劇升高，說明出風趨勢逐漸增大或進風趨勢逐漸減小，同時在16：00時，達到出風趨勢最高值或進風趨勢最低值;（備注：因礦井為負壓通風，故將密閉采空區向密閉墻外出風為正，反之進風為負），如圖2所示：

2.3通過對密閉墻內瓦斯濃度數據測定分析發現，封閉墻內瓦斯濃度與封閉墻出風壓差呈正比，當封閉墻出風趨勢增大時，封閉墻內瓦斯濃度升高，從而造成墻外瓦斯濃度也隨之增大。如圖3所示：

3、結論

3.1根據圖1對密閉采空區內外及大氣壓力相關數據測定研究結果得出，密閉采空區內壓力相對基本穩定，而密閉墻外壓力受地面大氣壓力變化較大，基本與大氣壓力成正比;為此及時了解大氣壓力變化情況和密閉墻內壓力分布情況，對提前制定合理有效的防范措施是必不可少的技術支撐。

3.2根據圖2對密閉墻進出風壓差數據及地面大氣壓力數據測定研究結果得出：密閉墻出風壓差與地面大氣壓力（或墻外大氣壓力）呈反比，即大氣壓力降低時，井下封閉墻出風壓差增大;一般從11：00起，曲線急劇升高，說明出風程度逐漸增大或進風程度逐漸減小，在16：00時，達到出風程度最高值或進風程度最低值;（備注：為了便于分析，人為定義出風為正，進風為負）

3.3通過對密閉采空區內壓力變化數據分析，掌握密閉采空區內壓力變化規律，對合理制定密閉采空區均壓調控或采空區抽采瓦斯方案的確定以及檢查時間提供了技術數據支撐，從而有效防止密閉采空區內瓦斯及防火事故發生，為礦井安全生產提供技術保障。

參考文獻

[M] AQ1044-2007—礦井密閉防滅火技術規范

[M] AQ1028-2006—煤礦井工開采通風技術

作者簡介：楊開哨（1978-），男，現在淮南礦業集團潘一礦（中央區）通風區工程師，2010年畢業于安徽理工大學采礦工程。