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1、无煤柱开采中通风对瓦斯涌出的影响摘 要：无煤柱开采代替留煤柱技术的大量出现，在 提高回采率的同时也对煤矿安全生产提出了新的要求。通过 对瓦斯来源的分析，分别阐述了在总压变化、风量变化及主 扇停转对瓦斯涌出的影响，同时针对无煤柱开采作出了具体 的分析，指出了漏风是影响瓦斯涌出量的关键因素。关键词：无煤柱；通风；瓦斯涌出留煤柱开采不但浪费煤炭资源，而且遗留在采空区中的 煤柱也带来了煤炭自燃的安全隐患。无煤柱开采能够减少巷 道遗煤，从根本上消除煤炭自燃的物质基础，同时也消除了 煤炭自燃的隐患。为了解决高沼气易自燃煤层的无煤柱开采 技术，许多矿区在加强矿井瓦斯地质研究的同时，对采场空 气流动和瓦斯分布
2、规律，也结合生产实际进行了观察实验和 理论上的分析研究，制定出了高瓦斯煤层无煤柱开采时的安 全技术措施。一、瓦斯源的划分为研究瓦斯涌出，把井下瓦斯涌出划分为直接源瓦斯和 间接源瓦斯。所谓直接源瓦斯，是在煤（岩）体的吸附瓦斯， 由于采掘工作影响吸附瓦斯解析后变成游离瓦斯，沿着煤（岩）体自身的空隙或裂隙中流懂，涌向巷道或采掘空间， 与风流迅速混合后，被风流全部带走的瓦斯。很明显，采掘 工作面和各通风巷道的煤（岩）壁以及碎落的煤块内放出的 瓦斯，多属于这种类型。间接源瓦斯，就是煤（岩）体的吸 附瓦斯，由于采掘工作影响而解吸后变成游离瓦斯，沿着煤 （岩）体自身的孔隙或裂隙流动涌向巷道或采空区，由于种
3、种原因不能与风流迅速混合，而是积存起来，或是以对流扩 散的形式向附近巷道迁移，或是受井下大气条件变化而向附 近巷道流动的瓦斯。不通风的旧巷和采空区的瓦斯涌出多属 这种类型。显然，它的大小不等于煤（岩）体裂缝涌出的那 部分瓦斯。 由上可知， 矿井风流中某一瞬间所携带的瓦斯量， 不一等于矿井煤（岩）体在该瞬间所涌出的瓦斯量。二、通风状况对瓦斯的影响1. 总压变化叶对瓦斯涌出的影响。直接源瓦斯涌出量的 大小，取决于煤体或碎块煤的沼气压力，渗透系数和瓦斯含 量系数，同一煤体后两个系数的影响应是相同的，而煤体中 瓦斯压力则是造成瓦斯泄出的原因。一般破碎煤块的瓦斯压 力尚有 0.2-0.3MPa ，煤体内
4、瓦斯压力则更大，可达 8MPa 以 上。矿井风流中任一过流断面总压力的变化最多0.007-0.01MPa （如主扇突然停止运转），远小于煤体或破碎煤块内的瓦斯压力。因此，风流某断面上总压的变化不会引 起直接源瓦斯涌出量发生明显变化。实测资料也证明了这一 点。2. 风量变化对瓦斯涌出的影响。正常通风的巷道和工作 面，其风流经过的煤壁表面瓦斯的泄出是不断的。但因风速 较大，风流处于紊流状态，瓦斯不会呈层。此时风流中携带 的瓦斯代表了煤壁的瓦斯涌出量，由于风量变化引起直接源 瓦斯涌出发生变化不明显。对于间接源瓦斯，风量变化会引起风流中瓦斯有明显的 变化。比如工作面后方采空区，现场和实验室观测的结果都
5、 证明。工作面风量的增减，不仅引起回风流携带的瓦斯量相 应地增减，而且在一定条件下还会引起瓦斯浓度相应地增减。 这种情况下，如果用增加风量的办法来解决回风流中瓦斯浓 度超限的问题，往往是不可能的。瓦斯量或瓦斯浓度随风量增加而增加的现象是有时间 性的，这个时间有时长有时短。它主要取决于采空区积存瓦 斯量和邻近层涌向采空区瓦斯量、漏入采空区风量的大小， 以及采空区冒落岩石状况。但由于风量变化是经常的，一次 风量变化跟随着瓦斯量或瓦斯浓度也发生变化还未完结时， 第二次风量变化又已出现，所以表现是瓦斯随风量不断变化 而变化。总之，风量变化对间接源瓦斯涌出有明显的影响。3. 主扇停运对风流中瓦斯的影响。
6、主扇停运，风机风压 作用消失，矿井处于完全自然风压作用状况。此时矿井瓦斯 涌出量是风流总压和风量（或风压）的综合作用的结果。抽 出式通风矿井，风机停运而完全自然通风时，因为自然风压 相对于机械风压来讲是很小的，因此各段井巷的风量（或风 压）减小，风流中某断面的总压则上升。积存在封闭空间内 的间接源瓦斯，因风量下降而流出量减小；又因总压上升使 通风巷道中很少空气流入封闭空间，二者共同作用的结果使 主扇停运后瓦斯涌出量减少。压入式通风矿井，风机停运在自然风压作用下，风流中 某断面总压下降，会促使封闭空间的空气和瓦斯向外移动； 同时由于风量下降又会促使混合空气向外移动降低。由于总 压变化的影响不明显
7、，其结果仍是瓦斯量比风机停运前小。 一些压入式通风矿井的实测结果说明了这个结论。三、无煤柱开采 由于区段煤柱取消甚至上山煤柱不存在，因此巷道的一 侧处于采空区，风流经过的煤壁减少，所以煤壁涌出的瓦斯 减少。无煤柱采区内，流经采空区的漏风与留煤柱开采时大不 一样，因此漏风对瓦斯涌出有明显的影响。以无煤柱 U 型通 风工作面为例，因为取消区段煤柱，采空区漏风不在回风隅 角出集中，变的分散（即漏风带宽度加大） ，故漏风风速减 小；同时，由于没有区段煤柱，采空区垮落充分，漏风风阻 加大，又可以使主要漏风带宽度减小，以减低漏风量。其结 果，使采空区携带出的瓦斯减少。另外，从采空区携带的瓦 斯是分散进入回
8、风巷内的，因而在采空范围内或从工作面回风巷测得的瓦斯比留煤柱开采少当煤层瓦斯含量高，多煤层开采、从邻近层涌出的瓦斯 也很大，且稳定涌出的时间长；采空区垮落不充分，工作面 进风量大；或者只是本层开采取消了煤柱而上邻近层仍留有 煤柱；抽放沼气效果又不好，也有可能使无煤柱开采工作面 或采区的瓦斯涌出量仍很大。对此，应在可能条件下，一方 面提高瓦斯抽放率，减少风排瓦斯，另一方面将采区漏风或 采空区漏风分散进入回风巷或总回风巷，降低工作面内或采 区内风排瓦斯的负担，做到瓦斯不超限。总之，无煤柱开采时，经过采空区的漏风，是使风流携 带瓦斯变化的主要因素。因此从减少瓦斯涌出来讲，应使采 空区漏风尽可能小，或
9、者使这种漏风分散进入回风巷或总回 风巷。五、结语无煤柱采煤技术一方面提高了煤炭的采出率，同时由于 遗煤量的降低对采空区自然发火的预防也有着积极的作用， 基于上述原因无煤柱技术在很多矿区得到了应用，本中就高 沼气易自燃煤层中通风对瓦斯涌出的影响做了具体的阐述。 分析了的瓦斯来源，阐述了在总压变化、风量变化及主扇停 转等情况下对瓦斯涌出的影响，同时针对无煤柱开采作出了 具体的分析，强调了漏风是影响瓦斯涌出量的关键因素，对 现场生产具有一定的参考价值。参考文献：1 李晓朝 . 煤矿安全通风管理中对事故的有效预控 J. 能源与节能， 2013，12： 16-18.2张国军 . 高瓦斯矿井五阳煤矿通风系统优化技术研究D. 首都经济贸易大学， 2013.3马陆宝 . 滇西难采铜矿通风系统优化及采场通风模拟研究D.昆明理工大学，2013.