煤矿采空区预排瓦斯等值带宽度运用分析

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（河南省新郑煤电有限责任公司 河南 452384）

针对煤层，如果预抽没有理想的效果，采空区会有大量瓦斯涌出。针对采空区瓦斯进行治理时，主要应用采抽形式。煤矿采空区当中会利用多形式进行排水，方式不统一，在不同的工作状况下，起到的排水效果也各不相同。所以，本次探究当中，在对1181工作面瓦斯预等值宽度确定之后，明确了采空区瓦斯抽放以及等效宽度，从而预确定沿空驱的放突措施会起到理想的效果。

1.沿空掘巷防突原理

结合矿压显现理论可以明确，在长壁回采工作面的四周一侧对于采空的煤柱以及煤体，因为支撑压力对其起到的作用，从煤体边缘一直到深部区域都可能产生松塌区、塑性区、弹性区以及松弛区。

例如松塌区内部的围岩松动并发生塌落，不可在对垂直压力进行承受，但依然会对水平应力进行传递。松弛区当中的围岩产生的位移较为明显，围岩强度削弱较为显著，只能对小于原始压力的荷载进行承受，所以被称之为应力降低区。塑性区会对大于原始压力的荷载进行承受，与应力升高的弹性区进行联合，成为承载区，也被称之为应力升高区。塑性区与弹性区的交界处，属于应力最高的垂直区域。结合回采工作面四周一侧采空的煤柱或者煤体弹朔性变形区域分布理论，以及垂直应力分布理论来说，松弛区以及塑性区域会对四周煤体平衡状态中的瓦斯以及应力造成破坏，这样便会将突出的能量在煤体当中释放，使得突出可能性的发生有所减少。

2.沿空条带煤柱卸压带宽度研究

依照前往预抽巷道宽度理论，沿着工作面采空区条带煤柱槽，已经产生了实际泄压区，当有最初的气体流量出现时，煤层掘进暴露出来的非稳定流、煤以及瓦斯压力会因为时间的变化，使气体含量有所改变。迎面利用初步挖掘，非稳定流日内瓦参数的变化会更加激烈，之后渐渐稳定。在对大量的数据探究之后发现，通常来说因为卵形有较小的偏心率，卸压区的范围表明可借助等值半径实现。在本次探究当中，该卸压圈的半径大概是巷道宽度的4倍。在瓦斯隧道开挖工作面煤壁，利用一段时间进行释放，因为气体扩散会通过层流流动，进而浸润煤巷的巷道壁，如果距离比较远，便会影响煤层原始瓦斯含量，使其有所下降。长时间之后，无论是范围还是速度，气体的释放量都会有所减少。根据这些研究可以明确，隧壁的正常方向属于存在含气的还原带，减少气体含量与巷道宽度、隧穿时间有着紧密的联系，可以利用巷道宽度的4倍，对经过长时间瓦斯排放后的煤层瓦斯含量降低区进行估算。

3.瓦斯抽放优选运用原则分析

针对采空区瓦斯进行抽放的方式应用，需要遵循的原则包括：将前者列出来的分类方当做基础，系统对其优选，对应用范围广、适应性强、便于煤矿开采的抽放瓦斯方式优先选择，可起到理想的效果。但是，针对优选的方式，还需要进一步改进，使其具备更广阔的发展前景。

(1)采空区冒落拱瓦斯抽放方法

采空区冒落拱对于瓦斯的释放方法，一共有两种。其一，布置钻孔的方式，能够抽离回风隧道当中的通风孔气体。在与邻近层靠近之后，较短距离内，会有较大的加压气体存在，利用这一方式，可在采空区顶部，把采空区存在的气体卸出。如果回风巷道在5m左右的钻井场当中钻出，要爬上地平线，以便起到更好的排水效果。对于该项方式的应用，最大的缺点包括：需要将斜巷钻场钻孔数量增加；在低回报的车道当中开挖；在上存储领域进行通风会存在一些困难；对于钻机的斜巷运输存在困难；通过顶板向煤巷移动采空区瓦斯过程中，可在临近层有大量瓦斯涌出且工作面受钻孔抽放没有理想效果的情况下应用。巷道对比于巷道钻孔，可以对冒顶区转角曲线进行规避，进而对回采巷道进行预防。另一个巷道断面积超过了钻井，有益于压瓦斯的采集，使吸气阻力降低。最明显的缺陷便是使岩石巷掘进工作量有所增加。顶板一直到巷道层，对瓦斯抽放的效果会产生决定性作用。在原则方面，需要对相邻层的瓦斯涌出集中区进行选择，再对工作面充分满足之后，要结合回风巷卸压角位移以及通风负压，产生的影响，从回风巷道到顶板的距离要超过24m的投影距离，且不超过50%的工作面长度，一般情况下长度的设置为1/3工作面。

(2)回采工作面采空区积聚瓦斯的方法

①埋管法

可以在煤矿采空区治理瓦斯当中进行使用。对于瓦斯抽放方法的应用，一般有三种类型，都属于采空区气体密封方法。在采空区对于集聚瓦斯的方式包括：在风巷和尾巷通过插管进行引流；利用采空区对瓦斯积聚的方法对巷道排水进行封闭；采空区瓦斯积聚埋管进行引流方法。前两种在尾部巷道工作面的布置当中更为适用。在上隅角对管道进行埋设的方法具体为：间隔30m左右的距离，再返回管的排气管，对一三通接口进行安装。对于燃气管的埋管，为100mm，前端的小缝筛管为20mm×30mm。尽可能在采空区当中直接插入埋管，并把筛面提升至需要高度，可以对积水加以预防。此外，煤泥会对筛管裂缝造成堵塞。对于辅助气体排放的方法应用，最大的缺点便是，在埋管的位置会有较大的排水量波。其中，在爆炸范围当中，存在的排水浓度需要加强安全管理，通常会使用特殊的排水管道，以便使自燃检测有所加强；

②应用顶煤巷采空区瓦斯采集方式

在煤层瓦斯隧道施工当中采空区瓦斯抽放属于一种工作形式，如条件需要，要对专用巷和插管进行结合，从而对瓦斯建立。顶煤专用巷道，在采空区有大量瓦斯涌出的综合工作面当中更加适用。增加巷道长度之后，可对专用煤层瓦斯抽放方法进行使用，如果掘进有着较长的长度，对于顶煤巷道与埋地管道进行结合的形式抽放瓦斯，取得的效果会非常理想。

通过对沿空留巷瓦斯防治理论的有效应用，条带煤柱沿空卸柱工作面上顺槽第IV测量气体参数宽态度深入探究之后，总结得出，在采空区对于煤和瓦斯突出进行预防的原因为：泄压区煤遭到损坏；地应力有所降低；卸压范围使得煤层的透气性有所加大；有很多气体被吸附和释放，进而使可能性发生的原因有所减少。依照《煤与瓦斯突出防治条例》条例当中的规定。在第四节上顺槽20m的范围内，将煤与瓦斯突出危险性进行了消除，可以明确20m范围当中，四段槽空泄压排放宽度十分有效，以至于采空区瓦斯预等效带宽属于非常关键的措施，能够起到非常突出的预防效果。

4.大巷煤柱工作面IV段上顺槽沿空掘巷突出危险性评价

(1)测定沿空条带煤柱残余瓦斯含量、残余瓦斯压力

为了对沿空采动卸压条带煤柱内瓦斯含量分布的实际规律进行考察，结合《防治煤与瓦斯突出规定》当中提出的规定，对测定进行布置，并针对施工直径为75mm的钻孔，对10个参数测定钻孔加以布置，钻孔的实际位置在IV段上顺槽下帮20m处，之后对于瓦斯含量的测量，利用钻屑解吸法。在详细测定之后，IV段上顺槽上帮20m的范围以外，有5.856m3/t，没有超过6.1m3/t。瓦斯残余的最大压力为零，低于0.6MPa。

(2)结合地质单元构造及瓦斯含量评价突出危险性

大巷煤柱工作面当中的IV段上顺槽属于沿空掘进工作面，在施工当中，1181下顺槽并没有对断层揭露，依照该矿煤与瓦斯存在的突出特征、分布规律等情况，产生突出的关键性作用力便是地应力以及瓦斯压力。因为大巷煤柱工作面IV段上顺槽，与1181下顺槽的地质单元相同，所以顺槽属于沿空掘进巷道，在已采相邻1181采面采动卸压带范围内进行布置，所以并没有地应力以及瓦斯应力突出。

5.结语

总之，沿空掘巷能防止煤层突出危险性的主要因素便是，泄压区煤遭到损坏；地应力有所降低；卸压范围使得煤层的透气性有所加大；有很多气体被吸附和释放，进而使可能性发生的原因有所减少。通过对沿空留巷瓦斯防治理论的有效应用，条带煤柱沿空卸柱工作面上顺槽第IV测量气体参数深入探究之后，发现可以明确20m范围当中，四段槽空泄压排放宽度十分有效，所以采空区瓦斯预等效带宽属于非常关键的方法，可以当做防突措施。