堵排結合防治采空區瓦斯經驗談

王春光

摘要：本文針對霍洛灣煤礦的采空區瓦斯情況的特點進行分析，歸納了采空區瓦斯的主要來源。在此基礎上，筆者通過總結自身多年的實踐經驗，分析、總結了堵排結合防治采空區瓦斯的相應措施。

關鍵詞：采空區；瓦斯；防治；堵排結合

前言

隨著我國煤礦采深的逐步增大，采空區瓦斯涌出量也呈現出逐步增大的趨勢。尤其是近幾年來，礦井集中化生產技術的發展，使一礦一面、一礦二面得到了廣泛應用，礦井的生產效率大幅度提高。科學技術的發展帶動了瓦斯綜采生產技術，同時也由于綜采面開采強度的加大造成采空區瓦斯的涌出量不斷增大。采空區瓦斯涌出的情況會對生產情況和工作人員的人身安全造成影響，因此必須將封堵和排放兩種方法相結合，降低工作面的瓦斯濃度，以保證安全生產。

一、采空區瓦斯涌出的特點

筆者研究對霍洛灣煤礦3個綜采面采空區的瓦斯涌出監測情況進行研究，發現采空區瓦斯涌出的幾個特點：其一，在通常情況下，工作面氣壓和采空區氣壓基本保持平衡，采空區漏風時可以從上隅角將瓦斯帶出，瓦斯的涌出量約占據工作面瓦斯涌出總量的五分之二，此時要降低采空區瓦斯的涌出量只需將漏風情況加以控制；其二，在工作面推進60-120m時，基本頂已經初次垮落了一段時間，采空區瓦斯的涌出量將會大幅度增加，甚至比正常情況多出2倍以上，其絕對量在4-8m?/min，這時采空區瓦斯的涌出量最高可占工作面瓦斯涌出總量的五分之四以上。由于此時工作面氣壓低于采空區氣壓，大部分采空區瓦斯會因為壓差向外涌出，再控制漏風情況就已經不能降低采空區瓦斯的涌出量了，進而會出現瓦斯超限現象，嚴重威脅安全生產。

二、采空區瓦斯的主要來源

煤層在開采之前，原始的煤層、圍巖和瓦斯流體組成均衡系統。在煤層進行開采之后，隨著工作面的不斷推進，工作面頂板不斷垮落，形成采空區。而采空區上方的煤層及巖層出現變形、下沉或斷裂等情況，形成了裂隙、裂紋等，進而改變了瓦斯原有的流動狀態，此時瓦斯會從煤層和圍巖中的空隙穿過，向采空區和工作面流動，甚至大量涌出。

霍洛灣煤礦采空區的圍巖、遺落的煤炭和上下鄰近層的瓦斯涌出都是采空區瓦斯的來源。在正常情況下，采空區周邊的煤層和遺落的煤炭是采空區瓦斯的主要來源，而上下鄰近層的瓦斯涌出量較少，相對而言，鄰近層瓦斯對采空區瓦斯涌出量的影響較小。并且，鄰近層的壓力低，工作面氣壓和采空區氣壓基本能保持平衡。如果采用全部垮落法對頂板加以控制，那么在基本頂初次垮落之后，頂板會遭受較大損壞，與較遠的上鄰近層之間形成通道，此時上鄰近層所含的瓦斯經過卸壓，會通過這個通道大量涌進采空區，從而迅速增加采空區瓦斯涌出量。隨著工作的不斷深入，鄰近層的瓦斯通道受到阻力影響，氣壓逐漸降低，采空區瓦斯的涌出量逐漸減少，此時周期來壓對頂板造成的破壞遠遠低于初次來壓，不能再次形成通道，以致采空區瓦斯的涌出量在持續一段時間的高水平涌出之后會逐漸下降，直到恢復正常水平。因此，霍洛灣采空區瓦斯涌出量經常出現工作面在推進60-120m期間大幅度增加的現象。

三、防治采空區瓦斯的相應措施

（一）封堵采空區瓦斯

通常情況下，瓦斯的涌出量與采空區的漏風程度是息息相關的，不但導致采空區瓦斯涌出量增大，使得其在瓦斯總量中占有很大的比重，而且還會造成工作面上隅角瓦斯濃度不斷升高，更有甚者，超出相關要求。由此可見，通過控制采空區漏風情況來減少瓦斯涌出量是具有可行性的。其具體操作步驟應包括以下幾點內容：

1、在工作面的下隅角處設置擋風障，避免新鮮風流流入礦區采空區；

2、應在工作面上隅角設置煤袋墻，完全隔開工作區和采空區，將瓦斯涌出通道封堵；

3、應盡量保持工作面氣壓與采空區氣壓處于平衡狀態，將瓦斯堵在礦區采空區域。

該方法已經廣泛應用到許多礦區工作面中，使瓦斯涌出量減少了二分之一。

（二）采空區瓦斯的排放

在工作面推行大約63米后，采空區的瓦斯涌出量逐漸增加，雖然采取了封堵措施積極應對，但在氣壓差的作用下，高濃度的瓦斯經由頂板裂隙與支架間隙大量涌出，導致瓦斯濃度超過相關標準，給工作人員帶來了安全隱患。因此，工作人員應采用排放法來控制瓦斯含量，定期將采空區的瓦斯排除，有效降低瓦斯濃度，有效保證礦區工作的正常進行。具體操作步驟有以下幾點：

1、應先解除封堵措施，在工作面機頭設置擋風障，在機尾上隅角處設置導風帳，使風流經由采空區，排除瓦斯；

2、應充分利用風障的作用，掌握采空區和工作面風流的比例，有效控制瓦斯濃度；

3、完成排放工作后，應恢復封堵措施，確保作業期間采空區瓦斯含量最低。

（三）采空區瓦斯的抽排

在霍洛灣煤礦的綜采工作面，瓦斯由上隅角涌出，直接進入工作面回風流，導致風流中瓦斯濃度不斷增加，常常處于臨界狀態，這就給礦區的安全生產帶來了嚴重的影響。因此，應在回風巷中，距離工作面約40m處配備抽出式風機，利用正負壓風筒的作用，及時排除上隅角瓦斯。這一方式應確保抽出式風機風量在200m?/min，有效避免過高的瓦斯濃度給礦區的安全生產帶來影響。在通常情況下，抽風口距離上隅角煤袋墻約1m位置，如果采空區的瓦斯濃度低于2%，則將抽風口放入煤袋墻內，在外界環境許可的條件下，可持續抽取瓦斯，實現采空區瓦斯含量的降低。

結束語

綜上所述，在霍洛灣煤礦采空區涌出大量瓦斯的情況下，將封堵和排放有效結合起來，實現了瓦斯濃度的大大降低，有效保證了礦區的安全有序生產。但就目前的防治方法來看，還存在或多或少的問題，迫切需要相關工作人員和技術人員加大對其的重視，不斷總結和完善，以尋求更具實用性的應對措施，有效保障礦區工作人員的生命安全。筆者希望更多專業人士投身到該課題的研究中，針對文中的不足之處，提出指正建議，為推動我國煤炭工業的發展做出重要貢獻。

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