煤矿密闭采空压力变化技术研究

摘要：目前我国煤矿开采机械化程度逐日提高，绝大部分都是综采工作面，其优点是回采速度快、效率高;同时，工作面回采结束后，应按照规定对采空区进行密闭处理;但是，随着矿井开采规模的扩大和延伸，井下采空区密闭墙将日益增多，密闭采空区内积聚的大量瓦斯，在压力作用下有时会从密闭墙内溢出，进入生产区域影响矿井安全生产，另外，有些密闭墙长期向采空区进风供氧，可能会造成采空区内遗煤自燃，发生自然发火事故。密闭采空区内积存的大量瓦斯，将是一个重大安全隐患，管理不好将会出现安全事故，威胁矿井安全生产;所以，正确掌握密闭墙内压力与大气压力变化关系，对制定有效的防范措施，合理调控密闭墙进出风状态，防止瓦斯及火灾事故发生，确保矿井安全生产，都具有重大的安全意义。

关键词：密闭; 采空区;压力;瓦斯; 自燃

1.引言

1.1矿井概况

矿井为大型机械化矿井，设计生产能力500Mt，矿井瓦斯等级为高瓦斯突出矿井，矿井已连续开采35年，煤层自然发火期为3～6个月，矿井为立井、多水平、东西两翼开拓方式;矿井通风方式为抽出式通风;矿井共有立井6个，其中进风井筒4个，回风井筒2个;一水平标高-350m，二水平标高-788m;一水平东翼采区三个（东一、东二、东三）、西翼采区三个（西一、西二、西三），二水平采区一个。矿井采空区密闭均采用厚度不小于0.8m双瓦石墙加墙内注浆封闭方式，密闭质量满足AQ1044-2007《矿井密闭防灭火技术规范》规定。

1.2问题的提出

矿井开采年限较长，密闭采空区逐年增加，矿井正常生产期间每年需密闭采空区在3～5个，2016年仅采空区瓦斯涌出量高达43.6m3/min（含抽采瓦斯量），矿井采空区密闭墙高达50道左右，个别密闭墙内瓦斯高达80%左右。通过调查数据可以看出，矿井密闭墙数量多，检查工作劳动强度较高，管理难度大;密闭空间范围广，且密闭空间内瓦斯含量高，瓦斯威胁大。所以，如何掌握密闭墙压力变化情况，制定有效的瓦斯治理防范措施，合理调节密闭墙进出风压差，杜绝瓦斯事故发生，是确保密闭采空区内瓦斯安全管理的关键。

1.3研究内容

针对矿井采空区封闭墙较多，采空区内积聚大量瓦斯，且存在采空区自然发火隐患，时刻威胁着矿井安全生产。因此，了解掌握采空区封闭墙内瓦斯浓度变化规律，以及采空区封闭墙内外压力变化关系，从而制定有效的防范措施，确保矿井采空区瓦斯及防火安全管理，特对矿井采空区封闭墙内瓦斯、压力等相关参数进行测定、分析、研究。

1.4研究方案

利用矿井通风压力多参数仪结合密闭墙上“U”型压差计，对密闭墙内、外的压力参数变化进行测量记录，为确保数据准确提前对所用多参数仪进行校准比对消除误差，同时确保地面和井下同步进行测定，每小时记录一次数据，最后对所测数据进行整理、分析、研究。

2. 密閉采空区内参数测定结果研究

2.1通过对所测定的压力数据分析研究发现，封闭墙外大气压力变化与地面大气压力变化基本一致;封闭墙内大气压力由于受到封闭隔绝作用，随地面大气压力变化幅度极小。如图1所示：

2.2通过对密闭墙进出风压差数据测定分析发现，密闭墙出风压差与地面大气压力呈反比，而进风压差则成正比，即大气压力降低时，井下密闭墙出风压差增大;一般从11：00起，曲线急剧升高，说明出风趋势逐渐增大或进风趋势逐渐减小，同时在16：00时，达到出风趋势最高值或进风趋势最低值;（备注：因矿井为负压通风，故将密闭采空区向密闭墙外出风为正，反之进风为负），如图2所示：

2.3通过对密闭墙内瓦斯浓度数据测定分析发现，封闭墙内瓦斯浓度与封闭墙出风压差呈正比，当封闭墙出风趋势增大时，封闭墙内瓦斯浓度升高，从而造成墙外瓦斯浓度也随之增大。如图3所示：

3、结论

3.1根据图1对密闭采空区内外及大气压力相关数据测定研究结果得出，密闭采空区内压力相对基本稳定，而密闭墙外压力受地面大气压力变化较大，基本与大气压力成正比;为此及时了解大气压力变化情况和密闭墙内压力分布情况，对提前制定合理有效的防范措施是必不可少的技术支撑。

3.2根据图2对密闭墙进出风压差数据及地面大气压力数据测定研究结果得出：密闭墙出风压差与地面大气压力（或墙外大气压力）呈反比，即大气压力降低时，井下封闭墙出风压差增大;一般从11：00起，曲线急剧升高，说明出风程度逐渐增大或进风程度逐渐减小，在16：00时，达到出风程度最高值或进风程度最低值;（备注：为了便于分析，人为定义出风为正，进风为负）

3.3通过对密闭采空区内压力变化数据分析，掌握密闭采空区内压力变化规律，对合理制定密闭采空区均压调控或采空区抽采瓦斯方案的确定以及检查时间提供了技术数据支撑，从而有效防止密闭采空区内瓦斯及防火事故发生，为矿井安全生产提供技术保障。

参考文献

[M] AQ1044-2007—矿井密闭防灭火技术规范

[M] AQ1028-2006—煤矿井工开采通风技术

作者简介：杨开哨（1978-），男，现在淮南矿业集团潘一矿（中央区）通风区工程师，2010年毕业于安徽理工大学采矿工程。