煤礦采空區預排瓦斯等值帶寬度運用分析

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（河南省新鄭煤電有限責任公司 河南 452384）

針對煤層，如果預抽沒有理想的效果，采空區會有大量瓦斯涌出。針對采空區瓦斯進行治理時，主要應用采抽形式。煤礦采空區當中會利用多形式進行排水，方式不統一，在不同的工作狀況下，起到的排水效果也各不相同。所以，本次探究當中，在對1181工作面瓦斯預等值寬度確定之后，明確了采空區瓦斯抽放以及等效寬度，從而預確定沿空驅的放突措施會起到理想的效果。

1.沿空掘巷防突原理

結合礦壓顯現理論可以明確，在長壁回采工作面的四周一側對于采空的煤柱以及煤體，因為支撐壓力對其起到的作用，從煤體邊緣一直到深部區域都可能產生松塌區、塑性區、彈性區以及松弛區。

例如松塌區內部的圍巖松動并發生塌落，不可在對垂直壓力進行承受，但依然會對水平應力進行傳遞。松弛區當中的圍巖產生的位移較為明顯，圍巖強度削弱較為顯著，只能對小于原始壓力的荷載進行承受，所以被稱之為應力降低區。塑性區會對大于原始壓力的荷載進行承受，與應力升高的彈性區進行聯合，成為承載區，也被稱之為應力升高區。塑性區與彈性區的交界處，屬于應力最高的垂直區域。結合回采工作面四周一側采空的煤柱或者煤體彈朔性變形區域分布理論，以及垂直應力分布理論來說，松弛區以及塑性區域會對四周煤體平衡狀態中的瓦斯以及應力造成破壞，這樣便會將突出的能量在煤體當中釋放，使得突出可能性的發生有所減少。

2.沿空條帶煤柱卸壓帶寬度研究

依照前往預抽巷道寬度理論，沿著工作面采空區條帶煤柱槽，已經產生了實際泄壓區，當有最初的氣體流量出現時，煤層掘進暴露出來的非穩定流、煤以及瓦斯壓力會因為時間的變化，使氣體含量有所改變。迎面利用初步挖掘，非穩定流日內瓦參數的變化會更加激烈，之后漸漸穩定。在對大量的數據探究之后發現，通常來說因為卵形有較小的偏心率，卸壓區的范圍表明可借助等值半徑實現。在本次探究當中，該卸壓圈的半徑大概是巷道寬度的4倍。在瓦斯隧道開挖工作面煤壁，利用一段時間進行釋放，因為氣體擴散會通過層流流動，進而浸潤煤巷的巷道壁，如果距離比較遠，便會影響煤層原始瓦斯含量，使其有所下降。長時間之后，無論是范圍還是速度，氣體的釋放量都會有所減少。根據這些研究可以明確，隧壁的正常方向屬于存在含氣的還原帶，減少氣體含量與巷道寬度、隧穿時間有著緊密的聯系，可以利用巷道寬度的4倍，對經過長時間瓦斯排放后的煤層瓦斯含量降低區進行估算。

3.瓦斯抽放優選運用原則分析

針對采空區瓦斯進行抽放的方式應用，需要遵循的原則包括：將前者列出來的分類方當做基礎，系統對其優選，對應用范圍廣、適應性強、便于煤礦開采的抽放瓦斯方式優先選擇，可起到理想的效果。但是，針對優選的方式，還需要進一步改進，使其具備更廣闊的發展前景。

(1)采空區冒落拱瓦斯抽放方法

采空區冒落拱對于瓦斯的釋放方法，一共有兩種。其一，布置鉆孔的方式，能夠抽離回風隧道當中的通風孔氣體。在與鄰近層靠近之后，較短距離內，會有較大的加壓氣體存在，利用這一方式，可在采空區頂部，把采空區存在的氣體卸出。如果回風巷道在5m左右的鉆井場當中鉆出，要爬上地平線，以便起到更好的排水效果。對于該項方式的應用，最大的缺點包括：需要將斜巷鉆場鉆孔數量增加；在低回報的車道當中開挖；在上存儲領域進行通風會存在一些困難；對于鉆機的斜巷運輸存在困難；通過頂板向煤巷移動采空區瓦斯過程中，可在臨近層有大量瓦斯涌出且工作面受鉆孔抽放沒有理想效果的情況下應用。巷道對比于巷道鉆孔，可以對冒頂區轉角曲線進行規避，進而對回采巷道進行預防。另一個巷道斷面積超過了鉆井，有益于壓瓦斯的采集，使吸氣阻力降低。最明顯的缺陷便是使巖石巷掘進工作量有所增加。頂板一直到巷道層，對瓦斯抽放的效果會產生決定性作用。在原則方面，需要對相鄰層的瓦斯涌出集中區進行選擇，再對工作面充分滿足之后，要結合回風巷卸壓角位移以及通風負壓，產生的影響，從回風巷道到頂板的距離要超過24m的投影距離，且不超過50%的工作面長度，一般情況下長度的設置為1/3工作面。

(2)回采工作面采空區積聚瓦斯的方法

①埋管法

可以在煤礦采空區治理瓦斯當中進行使用。對于瓦斯抽放方法的應用，一般有三種類型，都屬于采空區氣體密封方法。在采空區對于集聚瓦斯的方式包括：在風巷和尾巷通過插管進行引流；利用采空區對瓦斯積聚的方法對巷道排水進行封閉；采空區瓦斯積聚埋管進行引流方法。前兩種在尾部巷道工作面的布置當中更為適用。在上隅角對管道進行埋設的方法具體為：間隔30m左右的距離，再返回管的排氣管，對一三通接口進行安裝。對于燃氣管的埋管，為100mm，前端的小縫篩管為20mm×30mm。盡可能在采空區當中直接插入埋管，并把篩面提升至需要高度，可以對積水加以預防。此外，煤泥會對篩管裂縫造成堵塞。對于輔助氣體排放的方法應用，最大的缺點便是，在埋管的位置會有較大的排水量波。其中，在爆炸范圍當中，存在的排水濃度需要加強安全管理，通常會使用特殊的排水管道，以便使自燃檢測有所加強；

②應用頂煤巷采空區瓦斯采集方式

在煤層瓦斯隧道施工當中采空區瓦斯抽放屬于一種工作形式，如條件需要，要對專用巷和插管進行結合，從而對瓦斯建立。頂煤專用巷道，在采空區有大量瓦斯涌出的綜合工作面當中更加適用。增加巷道長度之后，可對專用煤層瓦斯抽放方法進行使用，如果掘進有著較長的長度，對于頂煤巷道與埋地管道進行結合的形式抽放瓦斯，取得的效果會非常理想。

通過對沿空留巷瓦斯防治理論的有效應用，條帶煤柱沿空卸柱工作面上順槽第IV測量氣體參數寬態度深入探究之后，總結得出，在采空區對于煤和瓦斯突出進行預防的原因為：泄壓區煤遭到損壞；地應力有所降低；卸壓范圍使得煤層的透氣性有所加大；有很多氣體被吸附和釋放，進而使可能性發生的原因有所減少。依照《煤與瓦斯突出防治條例》條例當中的規定。在第四節上順槽20m的范圍內，將煤與瓦斯突出危險性進行了消除，可以明確20m范圍當中，四段槽空泄壓排放寬度十分有效，以至于采空區瓦斯預等效帶寬屬于非常關鍵的措施，能夠起到非常突出的預防效果。

4.大巷煤柱工作面IV段上順槽沿空掘巷突出危險性評價

(1)測定沿空條帶煤柱殘余瓦斯含量、殘余瓦斯壓力

為了對沿空采動卸壓條帶煤柱內瓦斯含量分布的實際規律進行考察，結合《防治煤與瓦斯突出規定》當中提出的規定，對測定進行布置，并針對施工直徑為75mm的鉆孔，對10個參數測定鉆孔加以布置，鉆孔的實際位置在IV段上順槽下幫20m處，之后對于瓦斯含量的測量，利用鉆屑解吸法。在詳細測定之后，IV段上順槽上幫20m的范圍以外，有5.856m3/t，沒有超過6.1m3/t。瓦斯殘余的最大壓力為零，低于0.6MPa。

(2)結合地質單元構造及瓦斯含量評價突出危險性

大巷煤柱工作面當中的IV段上順槽屬于沿空掘進工作面，在施工當中，1181下順槽并沒有對斷層揭露，依照該礦煤與瓦斯存在的突出特征、分布規律等情況，產生突出的關鍵性作用力便是地應力以及瓦斯壓力。因為大巷煤柱工作面IV段上順槽，與1181下順槽的地質單元相同，所以順槽屬于沿空掘進巷道，在已采相鄰1181采面采動卸壓帶范圍內進行布置，所以并沒有地應力以及瓦斯應力突出。

5.結語

總之，沿空掘巷能防止煤層突出危險性的主要因素便是，泄壓區煤遭到損壞；地應力有所降低；卸壓范圍使得煤層的透氣性有所加大；有很多氣體被吸附和釋放，進而使可能性發生的原因有所減少。通過對沿空留巷瓦斯防治理論的有效應用，條帶煤柱沿空卸柱工作面上順槽第IV測量氣體參數深入探究之后，發現可以明確20m范圍當中，四段槽空泄壓排放寬度十分有效，所以采空區瓦斯預等效帶寬屬于非常關鍵的方法，可以當做防突措施。