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1、处理采空区瓦斯泄漏的有效途径刘 峰 徐光文 梁 蹦（淮北矿业集团岱河矿业公司 安徽淮北 235000）【摘要】分析了采空区封闭墙瓦斯泄漏的原因，通过选择合理的方式对采 空区瓦斯泄漏进行治理，取得了较好的效果。FengBiQiang analyzed the causes for the leakage of goaf gas, by selecting reasonable way for goaf gas leakage governance, and good results were obtained。【关键词】采空区；瓦斯泄漏；治理措施 矿井瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的自然灾害之一，预
2、防瓦斯灾害对煤 矿安全生产具有十分重要的意义。岱河煤矿是衰老矿井，为最大可能回采煤炭 资源，减少资源浪费，掘进巷道多采用沿空掘巷、采煤工作面采用沿空留巷无 煤柱开采，造成采空区相互沟通。而且各采区边界煤柱留的较少，有些地段几 乎不留，造成各采区相互沟通，为瓦斯流动提供了通道。所以已采区瓦斯涌出 量占矿井瓦斯涌出量比重最大，根据近几年瓦斯等级鉴定的数据，已采区瓦斯 涌出量占到 40%左右。通过封闭墙施工工艺革新、瓦斯抽放等措施，改变瓦 斯流动方向，降低采空区及工作面瓦斯涌出量，有效地解决了瓦斯浓度超限问 题，提高了矿井安全性。一、矿井概况 岱河煤矿位于淮北煤田濉萧矿区闸河向斜中段之西翼。由于资源
3、枯竭，采 场萎缩，矿井生产向边远采区和深部采区转移，I水平各采区已封闭，生产集 中在口、皿水平，口水平为上下山开采，仅剩口8锉楼块段、皿1、皿2扩改 造、m3四个块段。矿井属单翼布置，矿井地质构造复杂，现已经进入残采期。 截止到2010年7月末全矿现有工业储量1150.3万吨，可采储量637.3万吨， 可靠储量265.6万吨。m2扩采区位于井田北部，为一封闭式的向斜盆地，构造形态为一“柿” 状，向斜轴部煤岩层趋于平缓，属单翼开采，是我矿的主力产区之一。北接口 8采区，南接口6采区，西接m2采区，东接mo采区和石台矿边界，所相连 的采区基本已回采结束报废。该采区煤层赋存稳定，结构简单。采区内有3
4、、4、5三个可采煤层，其中3、4煤呈交叉合并现象，距离5煤间距较短。现1 5 南翼阶段3、 4 煤已回采完毕，5 煤不可采；北翼3 煤已回采完毕，4 煤还 有3 个块段，5 煤有3 个块段未回采。因矿井衰老，为最大可能回采煤炭资源，减少资源浪费，掘进巷道均采用 沿空掘巷，采煤工作面多采用沿空留巷无煤柱开采，各工作面采空区相互沟通， 而且采区边界煤柱留的较少，有些地段几乎不留，造成各采区相互沟通。由于矿井进入边远采区和深部开采，通风路线长，采空区封闭墙数量较 多。采区主要巷道围岩在长时间压力下，墙体及附近巷道的围岩破坏，形成无 数微小裂隙或裂缝，与采空区沟通。在负压作用下使口10、口12、口4采
5、区 采空区内的高浓度瓦斯，通过各阶段出煤巷、回风巷道运移到皿2扩皮带机巷、 皿2扩回风上山。在通风机高压的作用下，加之东风井（原来担负皿2扩、口10采区回风 的东风井已经关闭，矿井通风系统也发生了变化，皿2、皿2扩采区通过集中 回风巷、出煤巷及区段巷道沟通后，皿2扩采区的回风由北风井负担）封闭质量差、巷道局部地段没有回收、围岩破碎等因素影响，成为瓦斯积聚的空间和流动的通道。由于外压力失稳，高浓度的瓦斯向封闭效果差、采掘工作面等薄 弱地点泄露出来，故造成皿2扩改造采区瓦斯涌出异常增大，使皿2扩改造采 区瓦斯浓度增加，直接威胁到采掘工作面生产。皿3218工作面位于皿2扩采区下部，六阶段至七阶段之间
6、，横跨皿2扩 轨道石门、皿2扩皮带机巷、皿2扩回风上山三条巷道，工作面四周均为采空 区，属于“孤岛”开采。回采期间过底空，而三条上山巷道多处地段受条件限 制未回收，封闭后人为地造成“瓦斯库”。工作面回采受动动压影响，积聚在封闭老巷内的瓦斯通过煤层、顶板裂隙 和巷帮裂隙向封闭质量差、采掘工作面等薄弱地段大量逸出。而连通三条巷道 的皿4215出煤巷、皿5216联眼、皿2扩五阶段皮带通道、皿2扩轨道石门、 皿2扩回风巷等阶段封闭巷道，由于墙体及附近巷道的围岩破坏，形成裂隙或 裂缝,与采空区沟通，是瓦斯涌出首选的出口。封闭墙内瓦斯在4.20-10.0% ,闭外1.03.0%,达到了爆炸极限。而且涌出的
7、瓦斯随风流直接进入皿4217 备用面，进风流瓦斯浓度达到0.16-0.24%。进风流和采空区内的瓦斯随风 流带入皿3218采煤工作面，造成采煤工作面机巷瓦斯浓度0.200.34%，工 作面回采期间，上隅角瓦斯浓度一度达到2.0%左右，回风流瓦斯浓度达到临 界值1.0%，封闭墙、采空区内涌出的瓦斯占工作面瓦斯涌出量的40.0%左右。 工作面停停采采，严重威胁着工作面的生产，生产处于被动局面（如图所示）。112轨【石门112皮带石门III3218外机巷七阶段出煤II3218外风巷III42L7机巷111*217 风巷面对这一严峻形势，经认真分析，得出了瓦斯涌出主要是由于受采动动压 影响，封闭老巷采
8、空区高浓度瓦斯泄漏造成的，并采取有效的瓦斯治理办法， 效果明显。图1皿3218采煤工作面及瓦斯涌出示意图1、调整通风系统，增大风量 通过调整通风机叶片角度和在封闭墙外部挂风帘、引风障、接压风管吹， 来增加工作面的风量和减小封闭墙瓦斯涌出。经整改后，工作面风量由原来的 800ma/min，增加到1100 ma/min。但是在调整风量的过程中,发现回风流中 瓦斯涌出量并没有下降趋势，反而随风量的增加而增加，而且皿4217备用面 进风流瓦斯浓度达到 0.40%左右，而且与该工作面连通的巷道均往外涌出瓦 斯。所以通风状态变化引起瓦斯涌出量变化的过程中,不仅压力变化起作用,而 风量变化（井下各点之间的差
9、压变化）起着更明显的作用。此种方法收效甚微， 主要是因为封闭老巷内外压力失衡。解决了这一处薄弱地段，另一薄弱地段又成了瓦斯涌出的首选地，治标不治本，工作面瓦斯仍然处于超限状态。2、改变封闭墙施工工艺 因受采掘工作面动压影响，其间煤柱及两巷之间的煤体产生裂隙，巷道松 动圈扩大，墙体及附近巷道的围岩破坏，形成裂隙或裂缝，形成瓦斯泄露的通 道。为此改变了封闭墙的施工工艺，在原来的封闭墙 1.5m 外增加一道封闭墙。 中间 1.5m 的空间打“”字型木垛，并采用罗克休灌注巷道，消除瓦斯积聚 空间（如图所示）。同时封闭墙四周的掏槽深度由原来的300mm增加到1.0m,见到硬底、 硬帮。并在外侧封闭墙预留
10、注浆孔，通过注浆孔向密闭间进行灌注罗克休，浆 液充填围岩及煤体的裂隙，隔断了采空区高浓度瓦斯涌出的通道。而且对封闭 墙外开裂、漏气的巷道进行喷浆堵漏，喷浆厚度不低于200mm，填实封闭附 近的顶板、巷帮裂隙，减少裂隙通道。在喷浆工作结束后，我们又及时将瓦斯 抽放管路接通封闭墙瓦斯抽放孔，进行瓦斯抽放，效果非常明显，从而消除了 瓦斯超限的隐患。封闭墙之间灌注罗克休图图 2 封闭墙施工示意图3、利用瓦斯抽放，改变采空区瓦斯流动方向封闭老巷内瓦斯通过破碎围岩裂隙、巷帮裂隙向封闭质量差、采掘工作面 等薄弱地段运移，造成瓦斯集中涌出。所以只需对瓦斯涌出构成中占大部分的采空区瓦斯、封闭墙瓦斯改变流动方向，
11、让其流向其它通道排出，不进入工作面，就达到减少工作面瓦斯涌出量的目的。而改变瓦斯流向的主要动力是进行瓦斯抽放，利用抽放负压大于通风负压 来改变瓦斯流动方向，这部分瓦斯经抽放管路被抽出，既克服了因增加风量带 来的通风负压和能耗增大及矿井风量紧张等对通风安全带来的不利影响，又可 以减轻采空区瓦斯对采掘工作面的威胁，还可为邻近层5 煤开采减轻了瓦斯隐 患。在外侧封闭墙施工前，对原预留的观察孔、注浆孔进行延接，伸出外封闭 墙 0.3m 左右，然后接抽放管路，进行瓦斯抽放，使瓦斯集中向负压方向移动， 经抽放管路被抽出。而且在负压的作用下，封闭墙由向外出风变成进风，杜绝 了瓦斯涌出。同时对未回收的封闭巷道
12、，通过在皿2改造出集中巷、皿2轨道石门、皿 2扩轨道下口锚喷地段，使用ZDY1900S钻机、cp108mm钻头施工瓦斯钻孔， 钻孑L呈扇形布置，每处施工3个，施工完毕后，利用聚氨酯封孔6m,然后合 206mm的瓦斯抽放管路，进行抽放。从源头上加以治理，进一步减轻了瓦 斯威胁。通过施工瓦斯钻孔和对封闭老巷进行瓦斯抽放,04217备用面进风气体 0.06% ,03218机巷气体0.10%，而且瓦斯钻孑惜由放浓度4.0 -10.0%左右， 封闭墙瓦斯抽放浓度3.0%6.0%左右。不但有效降低了03218工作面进风 气体的瓦斯浓度,确保了工作面安全回采,而且增加了瓦斯抽放量,提高了矿 井瓦斯抽放率。钻
13、孔施工位置钻孔施工剖面图钻孔施工平面图图3瓦斯抽放钻孔示意图4、加强通风设施管理，做到超前防控担负皿2扩、口10采区回风的东风井已经关闭，但是井口风硐、管子道 等浇灌质量差，存在漏风的现象。再加上采空区相互沟通，在风流的带动下， 采空区瓦斯集中向矿井回风方向运移，而且亚扩采区封闭巷道围岩破碎、产 生裂隙，造成通风系统紊乱、不稳定，势必给瓦斯涌出提供了通道。所以必须 对东风井进行浇灌处理，减少漏风量；而且定期巡查矿井通风系统、通风设施， 对巷道来压、开裂的封闭墙及时喷浆堵漏；并加强瓦斯检测预测预报，建立封闭墙跟踪检查台账，发现封闭墙异常，及时处理。、处理采空区瓦斯泄漏效果分析1、由于采动动压影响
14、，封闭内瓦斯通过破碎围岩裂隙、巷帮裂隙，采空区的瓦斯，在负压的作用下通过煤层、裂隙、老巷向封闭质量差、采掘工作面 等薄弱地段集中运移。而03218 工作面是“孤岛开采”，采空区在回采时存在 落煤、丢煤和煤柱区，这些积存的煤随时间的推移，不断释瓦斯通过老巷涌向 工作面、封闭墙运移，是03218上隅角及回风流瓦斯偏大的主要原因。2、抽放期间，由于抽放泵的负压左右，瓦斯流向改变。02 轨道石门钻 孔最先接触02扩皮带机巷、02扩回风巷由上部向下部流动的瓦斯，通过钻 孔的拦截，而02 轨道石门钻孔抽取的瓦斯浓度较大，02 扩轨道下口封闭墙 瓦斯抽放浓度较小。3、通过通风系统调整、加固封闭墙、施工钻孔进
15、行瓦斯抽放等有效措施，封闭老巷、采空区瓦斯得到有效治理，确保工作面的安全生产各地点瓦斯治理情况表地 点米取措施刖米取措施后皿4215出煤巷闭外2.4% ,闭内6.2%往闭内进风皿5216联眼闭外4.24%，闭内8.4%往闭内进风02扩五阶段皮带通道闭外3.8%，闭内10.0%往闭内进风02扩轨道石门闭外4.6%，闭内6.8%往闭内进风02扩回风巷闭外2.60%，闭内5.4%往闭内进风04217备用面机巷进风0.28%0.08%03218工作面进风0.30%，回风0.80%进风0.10%，回风0.48%五、结束语1、采掘工作面规划施工设计时，采区保护煤柱必须合理留设，并考虑通 风系统是否合理，尽
16、量少施工与采空区沟通的联络巷，避免为采空区高浓度瓦 斯的泄露提供人为通道；尽可能的回收老巷，减少瓦斯积聚空间，避免人为地 造成“瓦斯库”。2、对于受采动压力影响较大的或围岩比较破碎的巷道，在施工封闭墙时， 应充分考虑围岩松动圈加大而产生的裂隙，形成瓦斯泄露的通道。改变封闭墙 的施工工艺，采用双层封闭墙，喷浆堵漏，墙间高压浇筑罗克休，加大掏槽深 度。3、筑牢思想防线、提高瓦斯治理意识，树立“多抽一方瓦斯、少担一分 风险”的安全理念，做到应抽尽抽。运用封闭墙插管和瓦斯钻孔抽放技术，改 变瓦斯流动方向，使瓦斯集中抽出。此方法在我矿皿1、皿3采区得到了很好 应用，减轻了给采掘期间带来的瓦斯隐患。4、做好瓦斯的预测预报工作，
