淺談抽采瓦斯的最佳區(qū)的確定

【摘要】認(rèn)真積累瓦斯地質(zhì)方面的基礎(chǔ)資料，在搞好瓦斯參數(shù)測(cè)定的同時(shí)，不斷修改、完善抽采鉆孔施工參數(shù)，確定抽采瓦斯的最佳區(qū)域，力求經(jīng)濟(jì)、科學(xué)。

【關(guān)鍵詞】卸壓瓦斯；解吸；漏風(fēng)帶

一、采動(dòng)影響的壓力分布

回采工作面在推進(jìn)過(guò)程中，周?chē)鷫毫Ψ植紶顩r如圖1所示，在工作面后方形成壓力拱e。

回采工作面在推進(jìn)過(guò)程中，上覆巖層移動(dòng)形成冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶，如圖2。冒落帶的高度為采高的4～8倍。根據(jù)相似模型實(shí)驗(yàn)，裂隙帶高度為采高的20倍。

圖1中工作面前后方壓力a、b的變化如圖3所示，形成八個(gè)區(qū)，即在工作面后方存在卸壓區(qū)（f）、后支承壓力區(qū)（g）、壓力穩(wěn)定區(qū)（h）等三個(gè)區(qū)。煤層內(nèi)吸附瓦斯大量解吸創(chuàng)造了條件，同時(shí)在壓力下降區(qū)內(nèi)也有煤壁“壓酥”的現(xiàn)象，也存在一定的卸壓瓦斯。

由于回采工作面后方頂板壓力卸壓，當(dāng)用全部跨落法管理頂板時(shí)，在工作面通風(fēng)量的作用下，U型通風(fēng)的回采工作面后方采空區(qū)構(gòu)成三個(gè)漏風(fēng)帶，U型通風(fēng)工作面后方采空區(qū)漏風(fēng)帶即為：

Ⅰ不自燃帶。頂板冒落的巖塊處于松散堆積狀態(tài)，孔隙多且大，漏風(fēng)強(qiáng)度大無(wú)條件自燃。再加浮煤與空氣接觸的時(shí)間短，所以一般不會(huì)自燃。其帶寬度在工作面中心計(jì)算約1～5m。

Ⅱ自燃帶。由中心帶向采空區(qū)內(nèi)部伸延25～60m。漏風(fēng)強(qiáng)度減弱，風(fēng)流呈層流流動(dòng)，浮煤氧化生熱，熱量積聚，溫度上升，有可能導(dǎo)致自燃。

Ⅲ窒熄帶。緊靠自燃帶之后就是窒熄帶。漏風(fēng)風(fēng)流基本消失，氧濃度進(jìn)一步下降，甚至可能到達(dá)失燃界限（8%～5%），因此命名為窒熄帶。

對(duì)應(yīng)的三個(gè)漏風(fēng)帶，也可以稱(chēng)之為主要漏風(fēng)帶、微弱漏風(fēng)帶和基本不漏風(fēng)帶。而且，這三個(gè)漏風(fēng)帶，不是一個(gè)平面的漏風(fēng)帶，而是一個(gè)立體的漏風(fēng)帶。立體漏風(fēng)帶內(nèi)，離開(kāi)采層（主要是頂板方向）越遠(yuǎn)，漏風(fēng)越微弱。立體漏風(fēng)帶，除受工作面風(fēng)量的影響外，還受頂板冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶的控制。

二、瓦斯積聚規(guī)律

通過(guò)測(cè)試表明，采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植己筒煽諈^(qū)瓦斯運(yùn)移具有以下規(guī)律：

①采空區(qū)瓦斯在工作面切眼1m～12m范圍內(nèi)濃度變化較小，一般在3%～8%之間；在12m～20m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓容^大，一般在10%～18%；在20m～40m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛壬咻^快，一般在20%～35%；在40～60m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓^小，一般在35%～50%之間。②根據(jù)采空區(qū)釋放示蹤氣體測(cè)試結(jié)果，采空區(qū)瓦斯流動(dòng)大體可劃分為3個(gè)帶：Ⅰ涌出帶（距切眼O～20m范圍內(nèi)）、Ⅱ過(guò)渡帶（距切眼20～40m范圍內(nèi)）和Ⅲ滯留帶（距切眼40m以外）。在涌出帶中，采空區(qū)丟煤和卸壓鄰近層解吸的瓦斯向工作面和采空區(qū)排放，進(jìn)入涌出帶的瓦斯流動(dòng)速度較快，多以層流形式存在，且這部分瓦斯幾乎全部被工作面風(fēng)流和采空區(qū)的漏風(fēng)流攜帶到回風(fēng)道內(nèi)，漏風(fēng)大小與工作面供風(fēng)量大小及支架位置和工作面通風(fēng)方式有關(guān)。隨著工作面的推進(jìn)，采空區(qū)進(jìn)入過(guò)渡帶，過(guò)渡帶的瓦斯在工作面和采空區(qū)壓差作用下，一部分進(jìn)入工作面，另一部分暫時(shí)或永遠(yuǎn)滯留在采空區(qū)內(nèi)，該區(qū)域瓦斯流動(dòng)速度也明顯下降。流動(dòng)呈現(xiàn)出不均衡性，處于層、紊交錯(cuò)階段；而進(jìn)入滯留帶時(shí)，釋放采空區(qū)內(nèi)的瓦斯一般滯留在采空區(qū)的深部，流動(dòng)速度較低。③涌出帶、過(guò)渡帶和滯留帶的范圍，受煤層開(kāi)采條件特別是開(kāi)采高度、頂板巖性和采空區(qū)瓦斯涌出源供給情況等因素的影響，同時(shí)，由于受工作面風(fēng)流和采空區(qū)漏風(fēng)的影響，各帶中的瓦斯?jié)舛纫哺鞑幌嗤瑴魩ё罡?，過(guò)渡帶次之，涌出帶最低。采空區(qū)內(nèi)頂板瓦斯?jié)舛雀哂诘装逋邼舛?；采面采用上行通風(fēng)時(shí)，采空區(qū)上部（回分側(cè)）瓦斯?jié)舛缺认虏扛摺?/p>

從以上理論分析可知，回采工作面后方采空區(qū)瓦斯分布的涌出帶、過(guò)渡帶、滯流帶，與按漏風(fēng)對(duì)煤自燃影響劃分的三帶相似，也是立體瓦斯分布，而不是沿煤層面的平面分布。垂直于煤層面的平面內(nèi)，頂板方向，距離煤層愈遠(yuǎn)瓦斯?jié)舛扔?；但排放的瓦斯量卻隨著遠(yuǎn)離開(kāi)開(kāi)采層而逐漸下降。

三、結(jié)論

綜合以上分析可知，在回采工作面后方采空區(qū)，頂板的鄰近煤（巖）層卸壓瓦斯，在工作面通風(fēng)壓力及自身瓦斯壓力作用下，沿著鄰近煤（巖）層的裂隙流動(dòng)；若再加上抽采瓦斯鉆孔負(fù)壓作用，就是三種促使卸壓瓦斯流動(dòng)的動(dòng)力。三因素作用下瓦斯?jié)舛茸罡摺@孔瓦斯流量最大、持續(xù)的時(shí)間最長(zhǎng)的區(qū)（點(diǎn)），就是抽采瓦斯的最佳區(qū)（點(diǎn)）。

參考文獻(xiàn)

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[2]王凱.《煤與瓦斯突出的非線性特征及預(yù)測(cè)模型》.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，（2005.3）