采空區(qū)瓦斯抽入方法與展望

1、Word文檔 采空區(qū)瓦斯抽入方法與展望 1概述 近年來(lái)，隨著礦井開采程度的提高，工作面瓦斯涌出量逐年增大，特殊是采空區(qū)瓦斯涌出更為突出。為解決采空區(qū)瓦斯涌出這一難題，實(shí)行加大采空區(qū)瓦斯的抽放力度，但由于對(duì)采空區(qū)瓦斯的涌出特征和采空區(qū)抽放技術(shù)的把握程度的不同，個(gè)別礦井盲目照搬，導(dǎo)致失敗的結(jié)果。為此，就采空區(qū)瓦斯的涌出特點(diǎn)和抽入方法進(jìn)行探討及分析，供參考。 2采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律 2.1瓦斯運(yùn)移數(shù)學(xué)模型 根據(jù)滲流力學(xué)理論，將采場(chǎng)視為連續(xù)的滲流空間，在孔隙介質(zhì)空間中可直接運(yùn)用質(zhì)量守恒定律和N-S方程； 瓦斯在采空區(qū)的運(yùn)移實(shí)際是機(jī)械彌散和分子集中引起的散布過(guò)程，瓦斯在多孔介質(zhì)中流淌的對(duì)流集中和機(jī)械彌散遵

2、循Fick集中定律；依據(jù)質(zhì)量守恒定律、流體動(dòng)力彌散定律和采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植级ń鈼l件，可建立瓦斯在采空區(qū)流淌的微分方程組（數(shù)學(xué)模型）： 2.2模擬求解 上述數(shù)學(xué)模型求解采納Galerkin有限單元法編制TurboC計(jì)算程序，輸入祁東礦7124工作面開采條件邊值，經(jīng)反演優(yōu)化，可得出7124工作面采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律和濃度分布三帶。 （1）I涌出帶：采空區(qū)瓦斯在工作面切眼020m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓^大，一般在315之間，在涌出帶中，采空區(qū)丟煤的缷壓鄰近層解吸的瓦斯向工作面和采空區(qū)排放，進(jìn)入涌出帶的瓦斯流淌速度較快，多以層流形式存在，且這部分幾乎全部被工作面風(fēng)流和采空區(qū)的漏風(fēng)流攜帶到回風(fēng)道內(nèi)； （2）I

3、I過(guò)渡帶：2050m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓容^快，瓦斯?jié)舛纫话阍?030之間，隨著工作面的推動(dòng)，采空區(qū)進(jìn)入過(guò)渡帶，過(guò)渡帶的瓦斯在工作面和采空區(qū)壓差作用下，一部分進(jìn)入工作面，另一部分臨時(shí)或滯留在采空區(qū)內(nèi)，該區(qū)域瓦斯流淌速度也明顯下降，流淌呈現(xiàn)出不均衡性，處于層、紊交叉階段； III滯留帶50m以上范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓^小，瓦斯?jié)舛仍?5%50之間，而進(jìn)入滯留帶時(shí)，釋放采空區(qū)內(nèi)的瓦斯一般滯留在采空區(qū)的深部，流淌速度較低。 上述三個(gè)帶不是固定不變的，隨著工作面的推動(dòng)向前移動(dòng)，采空區(qū)瓦斯涌出三帶消失“浪涌”現(xiàn)象，見圖1。 圖1 采空區(qū)瓦斯涌出三帶劃分圖 3采空區(qū)處理方法 （1）高位鉆孔抽放。圖2是皖北煤電

4、公司祁東礦7124工作面利用高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯。 工作面抽放瓦斯量812m3/min，累計(jì)抽放瓦斯量422萬(wàn)m3。使工作面配風(fēng)量由1800m3/min減到1200m3/min，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛缺３衷?.50.6之間，該法能抽放出高濃度瓦斯，抽放量穩(wěn)定，缺點(diǎn)是打鉆費(fèi)用高。適用于有鄰近層開采的工作面，涌出量在1520m3/min之間。 圖2 高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法 （2）頂板巷道抽放。煤層群開采的綜采或綜放工作面，在采空區(qū)瓦斯涌出量較大時(shí)，可采納頂板走向或傾向巷道抽入采空區(qū)瓦斯。圖3是陽(yáng)泉五礦8204和8202工作面利用頂板巷道抽放采空區(qū)瓦斯，使采空區(qū)抽放量達(dá)3060m3/min，鄰近層抽放

5、率達(dá)90以上。該方法具有抽放時(shí)間長(zhǎng)、瓦斯效果較好，但工程量大，需在頂板掘一條或多條巷道，適用于厚煤或有上鄰近層開采的工作面，工作面瓦斯涌出量在40 m3/min以上。 傾向高抽巷剖面圖 圖3 頂板巷道抽放采空區(qū)瓦斯方法 （3）綜合抽放采空區(qū)瓦斯。依據(jù)7124工作面采空區(qū)瓦斯模擬，過(guò)渡帶內(nèi)20m左右瓦斯涌出比較活躍，而在該范圍內(nèi)瓦斯高位鉆孔無(wú)法抽出，在原有的高位鉆孔基礎(chǔ)上，又增加了低位鉆孔，使鉆孔布置在煤層頂板58m范圍內(nèi)，鉆孔與采空區(qū)冒落帶邊連通，用于攔截采空區(qū)和圍巖涌出的瓦斯，從而很好地解決了高位鉆場(chǎng)接替區(qū)域涌出帶和過(guò)渡帶的瓦斯涌出，使工作面上隅角瓦斯超限和聚集得到有效地掌握，防止采空區(qū)瓦斯

6、涌向工作面，抽入采空區(qū)瓦斯效果顯著。 4抽放采空區(qū)瓦斯方法展望 隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和開采水平延長(zhǎng)，采空區(qū)瓦斯涌出將日趨嚴(yán)峻。特殊是在低透氣煤層抽放瓦斯領(lǐng)域中，采空區(qū)抽放瓦斯將起主導(dǎo)地位。隨著礦井的抽放力量和裝備水平提高，采空區(qū)瓦斯將起主導(dǎo)地位。隨著礦井的抽放力量和裝備水平提高，采空區(qū)瓦斯抽放將從分散型向單一、高效進(jìn)展，抽放效率高、技術(shù)先進(jìn)、管理簡(jiǎn)潔、專用巷道抽放被淘汰，大直徑（300500mm）高位頂板水平長(zhǎng)鉆孔（1000m）將替代頂板高抽巷和目前短距離的高位鉆孔及采空區(qū)后方埋管抽放。 5結(jié)論 通過(guò)對(duì)采空區(qū)瓦斯涌出特征和處理方法分析認(rèn)為： （1）目前抽放采空區(qū)瓦斯是解決采空區(qū)瓦斯大量涌出量有效方法，對(duì)采空區(qū)瓦斯涌量大的礦井應(yīng)依據(jù)本礦的實(shí)際狀況，因地制宜，確定相宜抽放采空區(qū)瓦斯方法。在實(shí)行抽放措施前，首先摸清采空區(qū)瓦斯來(lái)源、涌出特征、采空區(qū)瓦斯涌出量大小及確定采空區(qū)流淌帶范圍等抽放技術(shù)指標(biāo)，做到有的放矢。 （2）采空區(qū)瓦斯流淌帶（涌出帶、過(guò)渡帶和滯留事）三帶劃分為采空區(qū)瓦斯抽放供應(yīng)理論依據(jù)，對(duì)類似的礦井可以借鑒。 （3）一般抽放采空區(qū)瓦斯最佳位置是距工作面切眼3050