礦井瓦斯涌出量影響因素分析

柏樹森

摘 要：在礦井生產(chǎn)過程中，瓦斯涌出的因素較多，準(zhǔn)確分析瓦斯涌出源及涌出量，能為瓦斯治理提供強(qiáng)有力的技術(shù)參數(shù)。礦井瓦斯涌出受地質(zhì)因素，開采因素、生產(chǎn)工藝以及自然因素等方面的影響，而且統(tǒng)計(jì)起來困難較大。文章從以上各種因素，深入、細(xì)致分析瓦斯涌出量，結(jié)合礦井實(shí)際，對礦井瓦斯涌出量進(jìn)行分析，為礦井瓦斯安全治理提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：影響；礦井瓦斯；涌出量因素

中圖分類號(hào)：TD263 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）14-0179-02

礦井瓦斯涌出量是指礦井生產(chǎn)過程中以普通涌出方式實(shí)際涌入采掘工作空間的瓦斯數(shù)量。研究影響礦井瓦斯涌出量的因素是為給礦井設(shè)計(jì)和瓦斯管理提供重要的依據(jù)，也是保證礦井安全生產(chǎn)的需要。

1 地質(zhì)條件方面因素

1.1 煤層和鄰近煤、巖層的瓦斯含量

開采煤層的瓦斯含量高，其瓦斯涌出量也必然大；開采煤層本身的瓦斯含量并不高，但在開采煤層的上部或下部賦存有瓦斯含量大的煤層（通常稱之為鄰近層）或巖層，由于受開采的影響，這些鄰近煤（巖）層中的瓦斯就要大量流入開采煤層的采空區(qū)和生產(chǎn)空間，從而增加了礦井的瓦斯涌出量。這些是礦井瓦斯涌出量的決定因素。此外，鄰近層的厚度、層數(shù)以及與開采層的間距等也都明顯地影響到礦井瓦斯涌出量。

1.2 煤層和圍巖的瓦斯?jié)B透性

煤層與圍巖的滲透性對于礦井瓦斯涌出量的大小具有十分重要的影響。滲透性強(qiáng)的煤層，瓦斯易于在其中流動(dòng)，流速快，瓦斯涌出強(qiáng)度大，礦井瓦斯涌出量就大；圍巖的瓦斯?jié)B透性強(qiáng)，有利于鄰近層的瓦斯向開采層的開采空間放散，礦井的瓦斯涌出量也隨之增大。

影響煤層和巖層滲透性的因素除與原生孔隙度、孔隙大小、后期遭受構(gòu)造破壞的程度及構(gòu)造裂隙的性質(zhì)有關(guān)外，還與在受采動(dòng)后煤層和圍巖所產(chǎn)生的采動(dòng)裂隙的發(fā)育程度以及采動(dòng)裂隙發(fā)育的范圍有關(guān)。采動(dòng)裂隙的發(fā)育程度及發(fā)育范圍又與頂?shù)装鍘r石的機(jī)械物理性質(zhì)、松散比、工作面長度、開采范圍、作業(yè)方式等因素有關(guān)。

2 開采條件因素

2.1 開采規(guī)模

開采規(guī)模泛指開采深度、開拓和開采范圍、礦井產(chǎn)量以及工作面?zhèn)€數(shù)、長度、推進(jìn)速度等。在一定深度范圍內(nèi)煤層瓦斯含量隨埋藏深度的增加而增大。在我國目前開采技術(shù)條件下，開采深度越深瓦斯涌出量也就越大。在相似的瓦斯地質(zhì)條件下，開拓與開采范圍大、產(chǎn)量高的礦井、水平和采區(qū)其絕對瓦斯涌出量相對說比較大。當(dāng)開拓與開采達(dá)到一定范圍，產(chǎn)量達(dá)到一定水平之后，礦井相對瓦斯涌出量達(dá)到一定數(shù)量后變化不大。

在生產(chǎn)工藝和瓦斯地質(zhì)條件基本相似的條件下，隨著產(chǎn)量的增減礦井絕對瓦斯涌出量有明顯的增減，而相對瓦斯涌出量的變化則不明顯。通過實(shí)測分析認(rèn)為，當(dāng)?shù)V井開采具有一定規(guī)模后，如果礦井涌出的瓦斯主要來源于采落的煤塊時(shí)，隨著產(chǎn)量的變化，對絕對瓦斯涌出的影響較為顯著；如果瓦斯主要來源于采空區(qū)和煤壁，隨產(chǎn)量的變化對相對瓦斯涌出量的影響較為顯著。

2.2 開采順序

近距離多煤層或厚煤層分層開采時(shí)，首采煤層（或首分層）瓦斯涌出量較高，除因本身的瓦斯涌出量外，鄰近層或其他分層的瓦斯，也會(huì)通過各種途徑涌入首采層的采空區(qū)和開采空間中來。

2.3 開采方法

頂板管理采用全部垮落法，由于頂板的垮落和松動(dòng)范圍較大，其瓦斯涌出量就比較大；而采用充填或部分充填法，其瓦斯涌出量相對比較小。采區(qū)煤柱多，工作面采空區(qū)丟煤多，回采率低的采煤方法（如落垛采煤法）的采區(qū)，瓦斯涌出量比較大?；夭晒ぷ髅娉醮蝸韷?、周期來壓時(shí)，以及產(chǎn)生沖擊地壓時(shí)，瓦斯涌出量都會(huì)大大增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，周期來壓比正常生產(chǎn)時(shí)，其瓦斯涌出量增加60%左右。

2.4 生產(chǎn)工藝過程

在同一采掘工作面中，由于不同的生產(chǎn)工藝過程，瓦斯涌出量差異很大，一般在落煤時(shí)瓦斯涌出量為最高。據(jù)實(shí)測資料表明，在采掘工作面不同生產(chǎn)工藝過程中瓦斯涌出情況見表1和表2：

2.5 通風(fēng)壓力和風(fēng)量

通風(fēng)壓力的增減，必然影響到瓦斯涌出平衡壓力的變化，即影響到礦井瓦斯涌出量的變化。抽出式通風(fēng)的礦井，瓦斯涌出量隨著礦井通風(fēng)壓力（負(fù)壓）的提高而增大，壓入式通風(fēng)的礦井，瓦斯涌出量隨著礦井通風(fēng)壓力（正壓）的降低而增加。

如果瓦斯主要來自開采煤層（如單一煤層），則風(fēng)量變化時(shí)，絕對瓦斯涌出量變化不大，風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葘⒁蝻L(fēng)量的增加而減少，反之增加。多煤層回采的采區(qū)內(nèi)，采空區(qū)可能積存大量高濃度的瓦斯，風(fēng)量變化將使原有的采空區(qū)瓦斯排出狀況改變。以抽出式通風(fēng)礦井為例，風(fēng)量增加時(shí)，起初由于負(fù)壓和采空區(qū)漏風(fēng)量的加大，一定數(shù)量的瓦斯從采空區(qū)涌出，絕對瓦斯涌出量增加，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛纫布眲∩仙?。上升到一定高度便開始下降，但超過原有濃度要維持一段時(shí)間。經(jīng)過一定時(shí)間絕對瓦斯涌出量才恢復(fù)接近原有濃度，而回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛缺仍袧舛纫?。風(fēng)量減小時(shí)，情況相反?？梢婏L(fēng)量變化，能引起短時(shí)間內(nèi)瓦斯涌出量的變化。這一時(shí)間的長短決定于采空區(qū)漏風(fēng)中瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽繌?qiáng)度，涌出強(qiáng)度越小延續(xù)時(shí)間越長。進(jìn)行采區(qū)風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，必須注意回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛取?/p>

2.6 采空區(qū)管理

采空區(qū)是礦井瓦斯的一個(gè)重要來源。采空區(qū)內(nèi)積存著大量的高濃度（60%～70%）瓦斯。如果采空區(qū)密閉的質(zhì)量不好，或其進(jìn)、回風(fēng)巷兩側(cè)通風(fēng)壓差較大，就會(huì)造成采空區(qū)大量漏風(fēng)，而把更多的瓦斯帶出來，從而導(dǎo)致礦井瓦斯涌出量增大。

3 自然條件因素

3.1 大氣壓

大氣壓的變化是影響礦井瓦斯涌出量的一個(gè)重要因素。陰雨天，空氣中水蒸氣含量增加，使大氣壓變低，以抽出式通風(fēng)而言，造成礦井瓦斯涌出速度加快，涌出量增大，從而容易造成瓦斯積存，引發(fā)瓦斯爆炸事故。

原因分析，以大氣壓力Po井巷中任意一點(diǎn)的絕對壓力為P1，其通風(fēng)阻力用hw表示。即：Po-P1=hw。當(dāng)大氣壓下降時(shí)，其值為△X。這時(shí)大氣壓為Po-△X，礦井通風(fēng)機(jī)工作狀況不變，礦井的通風(fēng)壓力也不變。那么，這時(shí)P1的絕對壓力=（Po-△X）-hw=P1-△X。顯而易見，現(xiàn)在P1點(diǎn)的壓力比原來小了△X，致使阻礙瓦斯向外涌出的能力下降，從而導(dǎo)致瓦斯向外涌出速度加快，涌出量增大。因此，在大氣壓發(fā)生變化的時(shí)候，我們必須密切注視瓦斯涌出量的變化，采取積極的措施，以防止瓦斯積存造成瓦斯事故。

3.2 地震

地震可以產(chǎn)生較大的地質(zhì)構(gòu)造變化，它破壞了原有瓦斯涌出的平衡：①破壞了采區(qū)與風(fēng)流相隔離的密閉；②增加了煤、巖層中的裂隙。其結(jié)果是增大了從頂?shù)装寮班徑鼘酉虿煽諈^(qū)涌出瓦斯的強(qiáng)度；增大了從破壞的密閉涌向風(fēng)流的瓦斯；經(jīng)過新形成的裂隙增大了圍巖和煤層流向生產(chǎn)區(qū)域的瓦斯。地震還是誘發(fā)煤與瓦斯突出的重要因素。了解地震對瓦斯涌出的影響，可使我們在突發(fā)事情來臨時(shí)有所準(zhǔn)備。

4 結(jié) 語

綜上所述，影響礦井瓦斯涌出量的因素是多方面的，由于各礦區(qū)的條件不同，其因素的影響程度也不同，但總有幾種因素是主要影響因素。我們應(yīng)該通過系統(tǒng)的深入研究，找出規(guī)律性，以便有針對性地采取控制和防范措施。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱士飛，秦云虎，徐田高.礦井瓦斯涌出量影響因素分析[J].地質(zhì)學(xué)刊，2011，（1）.