煤礦采空區(qū)預(yù)排瓦斯等值帶寬度運(yùn)用分析

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（河南省新鄭煤電有限責(zé)任公司 河南 452384）

針對煤層，如果預(yù)抽沒有理想的效果，采空區(qū)會(huì)有大量瓦斯涌出。針對采空區(qū)瓦斯進(jìn)行治理時(shí)，主要應(yīng)用采抽形式。煤礦采空區(qū)當(dāng)中會(huì)利用多形式進(jìn)行排水，方式不統(tǒng)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(dāng)中，在對1181工作面瓦斯預(yù)等值寬度確定之后，明確了采空區(qū)瓦斯抽放以及等效寬度，從而預(yù)確定沿空驅(qū)的放突措施會(huì)起到理想的效果。

1.沿空掘巷防突原理

結(jié)合礦壓顯現(xiàn)理論可以明確，在長壁回采工作面的四周一側(cè)對于采空的煤柱以及煤體，因?yàn)橹螇毫ζ淦鸬降淖饔?，從煤體邊緣一直到深部區(qū)域都可能產(chǎn)生松塌區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)以及松弛區(qū)。

例如松塌區(qū)內(nèi)部的圍巖松動(dòng)并發(fā)生塌落，不可在對垂直壓力進(jìn)行承受，但依然會(huì)對水平應(yīng)力進(jìn)行傳遞。松弛區(qū)當(dāng)中的圍巖產(chǎn)生的位移較為明顯，圍巖強(qiáng)度削弱較為顯著，只能對小于原始壓力的荷載進(jìn)行承受，所以被稱之為應(yīng)力降低區(qū)。塑性區(qū)會(huì)對大于原始壓力的荷載進(jìn)行承受，與應(yīng)力升高的彈性區(qū)進(jìn)行聯(lián)合，成為承載區(qū)，也被稱之為應(yīng)力升高區(qū)。塑性區(qū)與彈性區(qū)的交界處，屬于應(yīng)力最高的垂直區(qū)域。結(jié)合回采工作面四周一側(cè)采空的煤柱或者煤體彈朔性變形區(qū)域分布理論，以及垂直應(yīng)力分布理論來說，松弛區(qū)以及塑性區(qū)域會(huì)對四周煤體平衡狀態(tài)中的瓦斯以及應(yīng)力造成破壞，這樣便會(huì)將突出的能量在煤體當(dāng)中釋放，使得突出可能性的發(fā)生有所減少。

2.沿空條帶煤柱卸壓帶寬度研究

依照前往預(yù)抽巷道寬度理論，沿著工作面采空區(qū)條帶煤柱槽，已經(jīng)產(chǎn)生了實(shí)際泄壓區(qū)，當(dāng)有最初的氣體流量出現(xiàn)時(shí)，煤層掘進(jìn)暴露出來的非穩(wěn)定流、煤以及瓦斯壓力會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的變化，使氣體含量有所改變。迎面利用初步挖掘，非穩(wěn)定流日內(nèi)瓦參數(shù)的變化會(huì)更加激烈，之后漸漸穩(wěn)定。在對大量的數(shù)據(jù)探究之后發(fā)現(xiàn)，通常來說因?yàn)槁研斡休^小的偏心率，卸壓區(qū)的范圍表明可借助等值半徑實(shí)現(xiàn)。在本次探究當(dāng)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(shí)間進(jìn)行釋放，因?yàn)闅怏w擴(kuò)散會(huì)通過層流流動(dòng)，進(jìn)而浸潤煤巷的巷道壁，如果距離比較遠(yuǎn)，便會(huì)影響煤層原始瓦斯含量，使其有所下降。長時(shí)間之后，無論是范圍還是速度，氣體的釋放量都會(huì)有所減少。根據(jù)這些研究可以明確，隧壁的正常方向?qū)儆诖嬖诤瑲獾倪€原帶，減少氣體含量與巷道寬度、隧穿時(shí)間有著緊密的聯(lián)系，可以利用巷道寬度的4倍，對經(jīng)過長時(shí)間瓦斯排放后的煤層瓦斯含量降低區(qū)進(jìn)行估算。

3.瓦斯抽放優(yōu)選運(yùn)用原則分析

針對采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽放的方式應(yīng)用，需要遵循的原則包括：將前者列出來的分類方當(dāng)做基礎(chǔ)，系統(tǒng)對其優(yōu)選，對應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、便于煤礦開采的抽放瓦斯方式優(yōu)先選擇，可起到理想的效果。但是，針對優(yōu)選的方式，還需要進(jìn)一步改進(jìn)，使其具備更廣闊的發(fā)展前景。

(1)采空區(qū)冒落拱瓦斯抽放方法

采空區(qū)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(fēng)隧道當(dāng)中的通風(fēng)孔氣體。在與鄰近層靠近之后，較短距離內(nèi)，會(huì)有較大的加壓氣體存在，利用這一方式，可在采空區(qū)頂部，把采空區(qū)存在的氣體卸出。如果回風(fēng)巷道在5m左右的鉆井場當(dāng)中鉆出，要爬上地平線，以便起到更好的排水效果。對于該項(xiàng)方式的應(yīng)用，最大的缺點(diǎn)包括：需要將斜巷鉆場鉆孔數(shù)量增加；在低回報(bào)的車道當(dāng)中開挖；在上存儲(chǔ)領(lǐng)域進(jìn)行通風(fēng)會(huì)存在一些困難；對于鉆機(jī)的斜巷運(yùn)輸存在困難；通過頂板向煤巷移動(dòng)采空區(qū)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(yīng)用。巷道對比于巷道鉆孔，可以對冒頂區(qū)轉(zhuǎn)角曲線進(jìn)行規(guī)避，進(jìn)而對回采巷道進(jìn)行預(yù)防。另一個(gè)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(jìn)工作量有所增加。頂板一直到巷道層，對瓦斯抽放的效果會(huì)產(chǎn)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(qū)進(jìn)行選擇，再對工作面充分滿足之后，要結(jié)合回風(fēng)巷卸壓角位移以及通風(fēng)負(fù)壓，產(chǎn)生的影響，從回風(fēng)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(shè)置為1/3工作面。

(2)回采工作面采空區(qū)積聚瓦斯的方法

①埋管法

可以在煤礦采空區(qū)治理瓦斯當(dāng)中進(jìn)行使用。對于瓦斯抽放方法的應(yīng)用，一般有三種類型，都屬于采空區(qū)氣體密封方法。在采空區(qū)對于集聚瓦斯的方式包括：在風(fēng)巷和尾巷通過插管進(jìn)行引流；利用采空區(qū)對瓦斯積聚的方法對巷道排水進(jìn)行封閉；采空區(qū)瓦斯積聚埋管進(jìn)行引流方法。前兩種在尾部巷道工作面的布置當(dāng)中更為適用。在上隅角對管道進(jìn)行埋設(shè)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(jìn)行安裝。對于燃?xì)夤艿穆窆?，?00mm，前端的小縫篩管為20mm×30mm。盡可能在采空區(qū)當(dāng)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(yù)防。此外，煤泥會(huì)對篩管裂縫造成堵塞。對于輔助氣體排放的方法應(yīng)用，最大的缺點(diǎn)便是，在埋管的位置會(huì)有較大的排水量波。其中，在爆炸范圍當(dāng)中，存在的排水濃度需要加強(qiáng)安全管理，通常會(huì)使用特殊的排水管道，以便使自燃檢測有所加強(qiáng)；

②應(yīng)用頂煤巷采空區(qū)瓦斯采集方式

在煤層瓦斯隧道施工當(dāng)中采空區(qū)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(jìn)行結(jié)合，從而對瓦斯建立。頂煤專用巷道，在采空區(qū)有大量瓦斯涌出的綜合工作面當(dāng)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(jìn)行使用，如果掘進(jìn)有著較長的長度，對于頂煤巷道與埋地管道進(jìn)行結(jié)合的形式抽放瓦斯，取得的效果會(huì)非常理想。

通過對沿空留巷瓦斯防治理論的有效應(yīng)用，條帶煤柱沿空卸柱工作面上順槽第IV測量氣體參數(shù)寬態(tài)度深入探究之后，總結(jié)得出，在采空區(qū)對于煤和瓦斯突出進(jìn)行預(yù)防的原因?yàn)椋盒箟簠^(qū)煤遭到損壞；地應(yīng)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(jìn)而使可能性發(fā)生的原因有所減少。依照《煤與瓦斯突出防治條例》條例當(dāng)中的規(guī)定。在第四節(jié)上順槽20m的范圍內(nèi)，將煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行了消除，可以明確20m范圍當(dāng)中，四段槽空泄壓排放寬度十分有效，以至于采空區(qū)瓦斯預(yù)等效帶寬屬于非常關(guān)鍵的措施，能夠起到非常突出的預(yù)防效果。

4.大巷煤柱工作面IV段上順槽沿空掘巷突出危險(xiǎn)性評價(jià)

(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(dòng)卸壓條帶煤柱內(nèi)瓦斯含量分布的實(shí)際規(guī)律進(jìn)行考察，結(jié)合《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》當(dāng)中提出的規(guī)定，對測定進(jìn)行布置，并針對施工直徑為75mm的鉆孔，對10個(gè)參數(shù)測定鉆孔加以布置，鉆孔的實(shí)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(xì)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(jié)合地質(zhì)單元構(gòu)造及瓦斯含量評價(jià)突出危險(xiǎn)性

大巷煤柱工作面當(dāng)中的IV段上順槽屬于沿空掘進(jìn)工作面，在施工當(dāng)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(guī)律等情況，產(chǎn)生突出的關(guān)鍵性作用力便是地應(yīng)力以及瓦斯壓力。因?yàn)榇笙锩褐ぷ髅鍵V段上順槽，與1181下順槽的地質(zhì)單元相同，所以順槽屬于沿空掘進(jìn)巷道，在已采相鄰1181采面采動(dòng)卸壓帶范圍內(nèi)進(jìn)行布置，所以并沒有地應(yīng)力以及瓦斯應(yīng)力突出。

5.結(jié)語

總之，沿空掘巷能防止煤層突出危險(xiǎn)性的主要因素便是，泄壓區(qū)煤遭到損壞；地應(yīng)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(jìn)而使可能性發(fā)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(yīng)用，條帶煤柱沿空卸柱工作面上順槽第IV測量氣體參數(shù)深入探究之后，發(fā)現(xiàn)可以明確20m范圍當(dāng)中，四段槽空泄壓排放寬度十分有效，所以采空區(qū)瓦斯預(yù)等效帶寬屬于非常關(guān)鍵的方法，可以當(dāng)做防突措施。