综放条件下上覆岩层及采空区内瓦斯涌出分析

李树军

摘 要：本文分析了综放条件下上覆岩层与采空区内瓦斯的涌出规律，由理论角度分析了瓦斯流动与汇集情况，并针对性的指出了相关的解决措施，以期为此后上覆岩层与采空区瓦斯涌出的治理工作提供更多的借鉴依据。

关键词：综放条件;上覆岩层;采空区;瓦斯涌出

1 综放采场瓦斯的基本来源

特定赋存条件下的煤层直接影响着采场周围瓦斯的来源，且瓦斯混合气体主要来自于临近层以及本层等区域，包括落煤瓦斯涌出、采空区遗煤瓦斯涌出以及煤壁瓦斯混合气体涌出等方面。一是煤壁瓦斯，二是落煤瓦斯，三是采空区遗煤瓦斯，四是临近煤层与围岩瓦斯。

2 综放条件下上覆岩层瓦斯流动与汇集特点

2.1 冒落带瓦斯流动与汇集

首先，采空区空间推进期间会产生强烈的采动力，煤层顶板岩层体裂隙宽度与孔隙数量均明显增多，降低了原有内部瓦斯气体的压力，以致固封状态的瓦斯变为释放状态，提高了自身的流通性。其次，在采动力的影响下，上覆岩层裂隙内部相互联通，为瓦斯运移提供了良好通道，以致不同裂隙中的瓦斯含量各不相同。受张拉力的影响，冒落带在采空后会出现自然坍塌问题，且随着采区空间的推移，上方未垮落岩体的重力会逐渐增大，临近煤层瓦斯混合气体为冒落带瓦斯的主要来源。瓦斯密度小于空气，随着高度的增大，浓度也进一步增大，且在通风风流的作用下，回风巷中上隅角存在较大浓度的瓦斯。

2.2 裂隙带瓦斯流动与汇集

当煤层岩体受力超过自身屈服极限时，裂隙带内岩体会逐步发生塑性变形，围岩内部裂隙出现纵横交错状态，在内部拉伸力的影响下相互沟通。增大了岩层体的透气性，为瓦斯混合气体的运移提供了良好的条件。

2.3 弯曲下沉带瓦斯流动与汇集

在采动力的影响下，回采作业空间会发生瓦斯泄压问题，且随着空间的不断移动，靠近裂隙带区域弯曲下沉的脆性岩层会出现剪切破坏问题，而韧性较强的岩体则出现塑性变形问题，但岩体基本不会发生裂隙张开、分层等特征，且弯曲下沉带内瓦斯混合气体含量较小，因此无法沿着细微裂隙进行充分流动。

3 综放条件下采空区瓦斯涌出特征

回采作业空间煤壁处瓦斯混合气体也属于采后空间内瓦斯混合气体的主要来源，且在不同空间中，煤壁涌出瓦斯等混合气体会在风流负压影响下由工作面回风巷道进入顺风槽中。对此，工作人员应以整个回采作业空间系统为依据，研究分析采后空间内瓦斯混合气体的涌出情况。采后空间遗落煤属于单一层放顶煤采后空间中瓦斯混合气体的主要来源，当煤层由切眼开始推进时，回采作業空间首次垮落前，遗落煤涌出量为采后空间的瓦斯混合气体。在重力作用下，基本顶在首次垮塌后，泄压后的临近层瓦斯便会直接涌入采后空间中。同时，回采作业在推进基本顶前，瓦斯混合气体的涌出量会逐渐减少，且当岩层推进速度基本稳定后，采后空间瓦斯涌出量也保持不变。当回采作业空间推进至工作面时，采后空间瓦斯浓度也会随之降低。对此，冒落层瓦斯混合气体涌出量决定着采后空间瓦斯混合气体的涌出量，且随着时间的延长，瓦斯混合气体涌出量会逐渐降低，期间煤体自身的渗透性直接影响着瓦斯混合气体涌出量变为零值的时间。

4 综放条件下上覆岩层及采空区内瓦斯涌出综合治理

4.1 利用采空区防漏风技术

受开采等因素的影响，煤矿企业在利用防漏风技术时不能在漏风点建筑永久性密闭与均压控制室，而是由以下两个方面进行防治。一是进行临时密闭构筑，工作人员应结合回采工作面的实际情况，在工作面上隅角与下隅角合理选择临时密闭点，将现场的尼龙丝袋与矸石杂料作为密闭材料。临时密闭构筑时，工作人员应利用装满矸石的尼龙丝袋封堵风源，随着工作面的快速回采及时完成构筑工作，充分减少采空区的漏风量。二是合理采用均压通风措施，为了进一步提高工作面的风压，施工人员应在工作面回风巷增加调节风门，并在回风隅角设置挡风帘，在减少工作面采空区漏风量的基础上，增大采空区漏风出口的风压。在采用均压通风与临时密闭构筑措施后，采空区瓦斯涌出量明显减少，且对采空区瓦斯抽放起到了十分关键的作用。

4.2 采空区瓦斯负压排放

为了充分保证采空区瓦斯抽放效果，工作人员应在工作面回风巷内铺设内径为159mm的轻质橡胶管路，并将管路吸气口深入采空区漏风量减弱、瓦斯浓度较高且邻近层充分卸压的活跃区域，在工作面回风巷30m处设置管路的出气口，利用通风负压自然排放法充分抽取采空区内积存的瓦斯，在降低采空区瓦斯涌出浓度的基础上，截断采空区工作面瓦斯的涌出问题，充分减少瓦斯涌出量，有效治理综采工作面回风隅角瓦斯涌出与积聚问题。

4.3 回风隅角瓦斯积聚处理

对于综采工作面回风隅角的瓦斯涌出问题，工作人员应利用小型局部通风机进行充分稀释，期间采用两台局部通风机，实现双电源、双风机切换，并保证自动分风，为工作面的回风隅角提供更多风量，保证隅角处积聚瓦斯的有效稀释，达到预期的治理效果。

5 结束语

煤矿开采期间的瓦斯涌出具备较大的危害，一定浓度下会导致人因缺氧而窒息，甚至还会导致爆炸或燃烧问题。对此，煤矿企业应在开采期间做好瓦斯涌出量的评估工作，结合周围空间应力的变化情况，明确煤层不同高岩层的破坏程度，总结瓦斯流动与汇集的基本规律，以便为此后采空区的瓦斯抽放提供更多资料。