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1、采空区瓦斯抽入方法与展望（作者：龚乃勤）1概述近年来，随着矿井开采程度的提高，工作面瓦斯涌出量逐年增大，特别是采 空区瓦斯涌出更为突出。为解决采空区瓦斯涌出这一难题，采取加大采空区瓦斯 的抽放力度，但由于对采空区瓦斯的涌出特征和采空区抽放技术的掌握程度的不 同，个别矿井盲目照搬，导致失败的结果。为此，作者就采空区瓦斯的涌出特点 和抽入方法进行探讨及分析，供参考。2采空区瓦斯运移规律2.1 瓦斯运移数学模型按照渗流力学理论，将采场视为连续的渗流空间，在孔隙介质空间中可直接 运用质量守恒定律和N-S方程；瓦斯在采空区的运移实际是机械弥散和分子扩散 引起的散布过程，瓦斯在多孔介质中流动的对流扩散和机
2、械弥散遵循Fick扩散定律；根据质量守恒定律、流体动力弥散定律和采空区瓦斯浓度分布定解条件，可 建立瓦斯在采空区流动的微分方程组（数学模型）：2.2 模拟求解上述数学模型求解采用 Galerkin有限单元法编制TurboC计算程序，输入祁 东矿7124工作面开采条件边值，经反演优化，可得出 7124工作面采空区瓦斯运 移规律和浓度分布三带。(1) I涌出带：采空区瓦斯在工作面切眼 020m范围内瓦斯浓度变化较大,一般在3%15%之间，在涌出带中，采空区丢煤的卸压邻近层解吸的瓦斯向工 作面和采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动速度较快，多以层流形式存在，且这 部分几乎全部被工作面风流和采空区的漏风流
3、携带到回风道内；(2)11过渡带：2050m范围内瓦斯浓度变化幅度较快，瓦斯浓度一般在20 30%之间，随着工作面的推进，采空区进入过渡带，过渡带的瓦斯在工作面和采 空区压差作用下，一部分进入工作面，另一部分暂时或滞留在采空区内，该区域 瓦斯流动速度也明显下降，流动呈现出不均衡性，处于层、紊交错阶段；III滞留带50m以上范围内瓦斯浓度变化较小，瓦斯浓度在35%-50%之间，而进入滞留带时，释放采空区内的瓦斯一般滞留在采空区的深部， 流动速度较低。上述三个带不是固定不变的，随着工作面的推进向前移动，采空区瓦斯涌出三带出现“浪涌”现象，见图1。图1采空区瓦斯涌出三带划分图3采空区处理方法(1)高
4、位钻孔抽放。图2是皖北煤电公司祁东矿7124工作面利用高位钻孔 抽放采空区瓦斯。工作面抽放瓦斯量8 12m3/min,累计抽放瓦斯量422万m3使工作面配风 量由1800m3/min减到1200m3/min,回风流瓦斯浓度保持在 0.5 %0.6%之间， 该法能抽放出高浓度瓦斯，抽放量稳定，缺点是打钻费用高。适用于有邻近层开 采的工作面，涌出量在 1520m3/min之间。图2高位钻孔抽放采空区瓦斯方法(2)顶板巷道抽放。煤层群开采的综采或综放工作面，在采空区瓦斯涌出量较大时，可采用顶板走向或倾向巷道抽入采空区瓦斯。图3是阳泉五矿8204和8202工作面利用顶板巷道抽放采空区瓦斯，使采空区抽放
5、量达3060m3/min,邻近层抽放率达90%以上。该方法具有抽放时间长、瓦斯效果较好，但工程量大， 需在顶板掘一条或多条巷道，适用于厚煤或有上邻近层开采的工作面，工作面瓦 斯涌出量在40m3/min以上。倾向高抽卷剖面图图3顶板巷道抽放采空区瓦斯方法(3)综合抽放采空区瓦斯。根据7124工作面采空区瓦斯模拟，过渡带内 20m 左右瓦斯涌出比较活跃，而在该范围内瓦斯高位钻孔无法抽出，在原有的高位钻 孔基础上，又增加了低位钻孔，使钻孔布置在煤层顶板 58m范围内，钻孔与采 空区冒落带边连通，用于拦截采空区和围岩涌出的瓦斯，从而很好地解决了高位 钻场接替区域涌出带和过渡带的瓦斯涌出，使工作面上隅角
6、瓦斯超限和聚集得到 有效地控制，防止采空区瓦斯涌向工作面，抽入采空区瓦斯效果显著。4抽放采空区瓦斯方法展望随着生产规模扩大和开采水平延伸，采空区瓦斯涌出将日趋严重。特别是在低透气煤层抽放瓦斯领域中，采空区抽放瓦斯将起主导地位。随着矿井的抽放能 力和装备水平提高，采空区瓦斯将起主导地位。随着矿井的抽放能力和装备水平提高，采空区瓦斯抽放将从分散型向单一、高效发展，抽放效率高、技术先进、管理简单、专用巷道抽放被淘汰，大直径(300500mm高位顶板水平长钻孔(1000m 将替代顶板高抽巷和目前短距离的高位钻孔及采空区后方埋管抽放。5结论通过对采空区瓦斯涌出特征和处理方法分析认为：(1)目前抽放采空区
7、瓦斯是解决采空区瓦斯大量涌出量有效方法，对采空区 瓦斯涌量大的矿井应根据本矿的实际情况，因地制宜，确定适宜抽放采空区瓦斯 方法。在采取抽放措施前，首先摸清采空区瓦斯来源、涌出特征、采空区瓦斯涌 出量大小及确定采空区流动带范围等抽放技术指标，做到有的放矢。(2)采空区瓦斯流动带(涌出带、过渡带和滞留事)三带划分为采空区瓦斯 抽放提供理论依据，对类似的矿井可以借鉴。(3) 一般抽放采空区瓦斯最佳位置是距工作面切眼 3050m范围之间。但采 空区瓦斯流出带的范围不是固定不变的，受煤层开采条件，特别是开采高度、顶 板岩性和采空区瓦斯涌出源供给情况等因素的影响，同时，由于受工作面风流和 采空区漏风量大小也有一定的影响，划分时应全面考虑。
