摘要：为了防止采空区瓦斯外溢，造成综采面局部地点（特别是回风隅角）瓦斯积聚超限，通过分析工作面瓦斯来源及运移规律，提出了工作面增加风量、改变通风方式、利用尾巷排放瓦斯、安装抽出式风机、回风隅角设置导风障、构筑阻风墙及喷洒封堵材料等瓦斯治理方法，减小采空区瓦斯涌出，改变采空区瓦斯运移规律，降低工作面的瓦斯浓度，防止因瓦斯超限而造成事故。经过现场实施，工作面未发生瓦斯积聚超限事故，确保工作面的安全生产。对其他瓦斯矿井综采工作面治理瓦斯积聚超限具有指导作用和提供参考依据。
关键词：采空区；瓦斯；运移规律；防治技术
1 引言
瓦斯是气体地质体，瓦斯赋存状态、分布规律以及瓦斯灾害危险性等都是复杂地质因素作用的结果[1]，只有掌握瓦斯运移规律，确定瓦斯来源，才能更好制定瓦斯治理方案。莱芜市万祥矿业有限公司潘西煤矿属瓦斯矿井，近年来，随着矿井不断向深部开发和开采强度的增加，局部区域出现瓦斯涌出异常现象，回风隅角或工作面局部地点瓦斯积聚超限，主要原因是在矿井开采过程中，上下煤（岩）层受采动影响，从而形成采动裂隙，导致邻近层瓦斯或开采层相邻采空区的瓦斯通过采动裂隙向工作面及采空区涌入，采空区瓦斯涌出量约占工作面瓦斯的50%~60%[2]，甚至更高，对安全生产的影响越来越突出，如果处理不当，不但制约综采工作面的高产高效，而且会酿成瓦斯事故。
2 瓦斯来源分析及运移规律
2.1瓦斯来源分析
⑴6198西面为综采工作面，其瓦斯涌出主要来源于煤壁、工作面割煤、落煤和采空区瓦斯涌出，采空区涌出到工作面的瓦斯是一个重要来源[3]，采空区瓦斯的涌出特征与煤层的赋存条件、开采方式密切相关，从采空区瓦斯来源来看，总体上可分为两类：邻近层涌入的瓦斯和本煤层开采涌出的瓦斯[4]，通过现场实测，沿走向靠近采空区内部瓦斯浓度较高，沿倾向靠近回风侧采空区瓦斯浓度较高。
⑵6198西面风流流动状态：采用“U”型通风的综采工作面，风流进入工作面后大致分为两部分，大部分沿工作面流动，另有一小部分进入采空区，在采空区内部沿一定的流线方向流动，在工作面的后半部分，进入采空区的风流逐渐返回工作面[5]。
2.2 6198西面瓦斯运移规律
⑴6198西面瓦斯涌入采空区的运移规律
煤层开采后将引起煤岩层的移动与破断，在采动影响下煤岩的原始状态受到破坏，发生破裂卸压膨胀变形，地应力重新发布等变化，部分煤岩的透气性增加，游离瓦斯在其压力作用下，经由煤岩层的裂隙通道渗透流出并涌入采空区。随着游离瓦斯的流出，煤体里瓦斯压力下降，这就破坏了原有的动平衡，一部分吸附瓦斯将解吸转化为游离瓦斯并涌出。随着采掘工作不断扩展，煤体和围岩受采动影响的范围不断扩大，瓦斯动平衡破坏的范围也不断扩展[6]。
⑵6198西面隅角瓦斯运移规律
6198西面的上、下隅角靠近煤壁和采空区侧的直角拐弯部位，风流速度很低，局部间歇性处于涡流状态，下隅角（采用下行通风）汇聚的大量高浓度瓦斯难以进入到主风流中，从而使高浓度瓦斯在回风隅角附近循环运动而聚集在涡流区中，形成了回风隅角的瓦斯超限。
2.3 6198西面瓦斯的分布特征
⑴6198西面瓦斯涌出分布规律：对工作面进行设点监测，每天测一个采煤生产班，连续观测1个月，经过对监测数据的统计分析得出，采煤面靠近煤壁及采空区侧，该地点的瓦斯浓度最高，也就是说在垂直于煤壁的横断面上，瓦斯浓度总的变化趋势是从煤壁到采空区是“高——低——高” [7]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
⑵6198西面采空区瓦斯分布特征：在靠近工作面区域，由于漏风风流流速较大，风流对瓦斯的扰动大，高浓度瓦斯随同本煤层在采空区内吸出瓦斯一同被漏风流经回风隅角带走的同时，瓦斯浓度也在这个区域内重新分布，由于漏风流的冲刷作用，在靠近进风巷瓦斯浓度低，靠近回风巷瓦斯浓度高，在这区域内涌入的瓦斯在随工作面的推进，瓦斯浓度在沿煤层方向上向采空区深部趋于平衡。
此外，一方面由于采空区内的漏风流风速远远低于工作面风速，采空区内的瓦斯就不易被风流带走，采空区在越远离工作面，漏风风速越小，被带走的瓦斯量就越少；另一方面由于受浮力作用，使瓦斯向顶板运移。这两原因使得采空区内瓦斯积聚特别是采空区顶部瓦斯浓度值更高[8]。
3 6198西面瓦斯治理方法
3.1增加风量
通常情况下，当6198西面瓦斯超限时，首先想到采取的措施即是增加风量，一般情况下采取此方法可起到降低工作面瓦斯浓度的效果，开始由于工作面风量增大，工作面进回风巷压差变大，而采空区相对工作面负压增大，采空区漏风量也随之增大，高浓度瓦斯从采空区大量涌向工作面回风隅角，回风流瓦斯浓度急剧上升；然后，浓度开始下降，经过一段时间，回风流瓦斯浓度降到原值以下，即起到了降低工作面瓦斯的效果。
3.2 确定通风方式
6198西面采用下行风，下行风的方向与瓦斯自然流动方向相反，二者易于混合且不易出现瓦斯层状流动和局部积存的现象，能防止上隅角瓦斯积聚。
3.3 6198西面回风隅角设置导风障
风障导风稀释回风隅角瓦斯是最早使用的一种简便方法，当回风隅角瓦斯超限时，在靠近上隅角处挂一挡风帘，利用风帘引导较多的风流流经回风隅角，以稀释高浓度瓦斯，风幛可采用软质风筒布制作，长度一般不小于10m，根据现场观测发现，采用挡风帘后，上隅角的瓦斯浓度很快降到0.3%以下。
3.4 6198西面隅角构筑阻风墙及喷洒封堵材料
构筑阻风墙的方法是：在上下隅角切顶线处沿着支架和巷道帮壁的进出口用装满矸石的编织袋封堵漏风源（装矸石的编织袋以装半袋为宜），确保接顶接帮、不留空隙，与巷道顶帮连接严密，上隅角阻风墙用以减少向采空区漏风量，下隅角阻风墙用以减少采空区内高浓度的瓦斯气体随风流向外溢出，并且超前一排，减小回风隅角的空间，防止回风隅角瓦斯积聚，工作面每推采20米，采用瑞米封堵材料进行喷洒一次，进一步减少采空区漏风，在工作面上隅角垒砌阻风墙还可以防止当通风系统、气压发生变化较大或采空区老顶来压时上隅角的瓦斯超限。
4 结论
通过采取以上瓦斯治理方法，6198西面回风隅角瓦斯浓度由1.0%及以上均控制在0.5%以下，处理6198西面回风隅角瓦斯积聚的方法即可以单独使用，也可以综合使用，这些方法各有优缺点，究竟采用何种方法，关健是符合实际，有针对性，并且要经济、使用。
参考文献：
[1]张子敏等.瓦斯地质规律与瓦斯预测[M].煤炭工业出版社，2005.
[2]李宗祥等.回采工作面采空区瓦斯涌出规律的数值模拟研究[J]. 中国地质灾害与防治学报，2005.
[3]高松，龚国民.采空区瓦斯涌出的控制[J].煤矿安全，2002.
[4]王勇.堵排结合防治采空区瓦斯[J].中州煤炭，2006
[5]张铁岗. 矿井瓦斯综合治理技术. 北京：煤炭工业出版社，2001
[6]张国枢.通风安全学[J].徐州：中国矿业大学出版社，2000
[7]张铁岗. 矿井瓦斯综合治理技术. 北京：煤炭工业出版社，2001
[8]李守国.采空区瓦斯涌出运移分布规律分析[J].煤矿安全，2006
论文作者:郭洪杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：瓦斯论文; 采空区论文; 工作面论文; 浓度论文; 回风论文; 规律论文; 风流论文; 《基层建设》2019年第26期论文;