（安徽恒源煤电股份有限公司钱营孜矿 安徽宿州 234000）
摘要：本文通过介绍了钱营孜煤矿沿空机巷掘进期间瓦斯治理和防灭火工作的实践,分析了瓦斯治理与防灭火相互关系和矛盾,通过自然发火指标的预判分析、采空区均衡抽采及均压调节，并采取其他防灭火措施,有效协调、处理了二者之间的矛盾,确保了掘进巷道的安全生产。
关键词：预判分析；均衡抽采；均压调节
一 前言
钱营孜煤矿为高瓦斯矿井，所采32煤层为单一煤层，煤层透气性低，瓦斯含量分布不均衡,根据矿井开拓布局及生产接替，为有效合理的利用资源，我矿W3225机巷掘进过程中，仅预留4~6m煤柱。窄煤柱受邻近W3227采空区采动压力影响后，造成采空区与掘进工作面存在裂隙通道；掘进期间，因季节变化和昼夜交替，引起矿井大气压变化,使得井下采空区显现“呼吸”现象,采空区气体处于膨胀-收缩状态，当采空区气体压力大于掘进工作面的静压时，采空区内高浓度瓦斯气体通过煤柱裂隙通道向W3225机巷异常涌出。为防止掘进掘进期间瓦斯超限事故，故采取对邻近W3227采空区的瓦斯进行抽采，确保掘进期间安全生产。
然而钱营孜煤矿32煤层属于II类自燃煤层，W3227封闭采空区内受断层影响，留有大量的遗煤，W3225机巷设计长度约3000m，需要抽采周期较长，在长时间抽放负压的作用下，增加了采空区的漏风量，另一方面，选择瓦斯抽采位置不合适，会对采空区气体运动产生很大的影响,使采空区漏风流态发生变化,为W3227封闭采空区遗煤提供了良好的蓄热氧化条件。因此采取有效的应对措施，更好的解决两者之间的矛盾，达到双重治理的效果，是本文的主要研究目的。
二 自然发火标志气体预判分析
煤层自然发火标志气体，是指煤层自然发火过程中产生的变化较为灵敏的用来表示煤层发火危险程度的代表性气体。达到发火危险标志气体的指标，是进行准确预测和早期预报的主要科学依据。CO气体主要是因为其产生得早、产生量大、产生的速度快，被定为主要的预测气体。然而W3227工作面回采过程中受断层影响，顶板遗煤低温氧化产生大量的CO气体。当工作面封闭后，残留CO气体无法得以释放，聚集在采空区内，W3225机巷掘进期间，为解决瓦斯问题，常常利用沿空侧煤壁施工的防灭火观测孔进行瓦斯抽采，有时有大量的CO气体被抽出，无法判断是采空区内遗煤氧化产生的，还是采空区原残余气体，直接干扰了预测的准确性。
因此在W3227采空区瓦斯抽采期间，为预测其准确性，常采用CO增量法预判分析：
CO增量法是以煤在自燃过程中CO或CO2的增加量与氧气浓度的减少量相比较建立关系量，用R1.R2.R3来表示，其表达式为：
图二：“点式”抽采
（2）“注”、“抽”结合
“注”指向邻近采空区注入氮气、液态二氧化碳惰性气体；“抽”指采空区瓦斯抽采，W3225机巷沿空掘进期间，往往采取向W3227采空区注氮及定期灌注液态二氧化碳气体的办法，注入采空区的氮气改变了采空区流态，抑制了采空区内部大面积漏风，而且注氮有利于促进深部的瓦斯排放,使采空区瓦斯的绝对涌出量增大，用氮气置换采空区瓦斯气体后，采取“点”式抽采瓦斯时,高浓度瓦斯被抽出。由于注氮流量与抽放量的比例数值很小,即注氮流量小于抽放量,不用担心“注氮后采空区瓦斯被驱散，导致瓦斯大量涌出的问题”。
四 均压调节
均压法是通过构筑通风设施、改变设施位置及增减巷道风量，来改变采空区瓦斯压力分布，从而抑制采空区瓦斯涌出。由于采空区和掘进工作面处于负压侧，以此减小回风侧压力，增大巷道内压力，以改变采空区压力分布。W3225沿空掘进时，抽采采空区期间一般在回风侧设置通风设施，改变通风路线；增加掘进巷道风量的方法，达到W3227采空区均压的目的，如图四。
图三：注氮后氮气与瓦斯气体分布位移图
（1）增风调节
通过增加巷道内风量，即采用两台2×30KW局扇，φ800mm风筒向W3225掘进工作面供风，其中一路延接至工作面迎头，一路延接至距迎头100m处，随着掘进巷道长度增加，通风距离增加，瓦斯抽采范围的增加，从而增加巷道风量，减少W3227采空区因抽采瓦斯导致漏风范围的扩大。
（2）通风系统改造
为减小采空区漏风，对W3225机巷通风系统做了局部调整，新建机风联巷作为新的回风通道，改变回风路线，从而降低了W3227采空区负压，减少了采空区漏风，进一步消除了采空区内自然发火隐患。
五 其他辅助措施
（1）由于W3225机巷沿空掘进巷道窄煤柱受采动影响后，窄煤柱将被压裂，形成瓦斯涌出通道。我矿从设计上出发，增加沿空掘进巷道与采空区煤柱厚度，由原来4m增加为6.5m。
（2）W3225机巷巷道支护上，每间距2.4m在沿空侧顶板施工一根加固锚索，起到悬顶作用，以减小窄煤柱所受压力。在巷道过采空区硐室时，沿空帮采用工字钢支护，利用锚索将工字钢固定在巷道顶部，以减少锚杆施工造成的煤柱裂隙。
（3）W3225机巷在巷道破碎带或煤柱受压区域，对沿空侧进行喷浆，以封堵煤柱瓦斯涌出通道。
（4）根据32煤自然发火周期55天为依据，定期向W3227采空区灌注黄泥浆及三相泡沫。覆盖采空区遗煤表面，从而在采空区抽采瓦斯时，阻止遗煤表面氧化。
六 效果分析
W3225掘进工作面保持快速掘进期间，为解决临近采空区瓦斯不均衡涌出的问题，对临近W3227采空区瓦斯抽采的同时，采取相应的措施抑制采空区遗煤氧化速度。通过考察，抽采期间临近W3227采空区内的CO最大为35ppm,并且较为稳定（见下图表一）
七 结论
（1）本文根据钱营孜煤矿自身实际情况，在煤巷沿空掘进工作面，针对采空区大气压力变化瓦斯涌出规律变化，通过抽采临近采空区瓦斯期间，采取“气体预判分析”，“均衡抽采”，“均压调节”等相应的措施，减少采空区漏风，减少了采空区自然发火隐患，降低沿空巷道掘进时瓦斯不均衡涌出，保证了长距离沿空掘进巷道的快速进尺，实现矿井安全高效生产。
（2）通过瓦斯抽采条件下沿空掘进防灭火技术综合运用，更好的解决两者之间的矛盾，达到双重治理的效果。为矿区后期采空区防灭火与瓦斯综合治理作为技术参考。
参考文献
[1]吴中立，矿井通风与安全，中国矿业大学出版社[M]，1989年6月.
[2]翟建斌，王士利. 10112机巷沿空掘进期间瓦斯治理方法与分析[J]. 能源技术与管理,2014,03.018
[3]文虎煤自燃过程的实验及数值模拟研究博士论文西安西安科技大学
作者简介：张泉（1979-）,男,汉族,安徽淮南，助理工程师，现任钱营孜煤矿通风区技术主管。
论文作者:张泉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/9
标签：采空区论文; 瓦斯论文; 巷道论文; 气体论文; 工作面论文; 煤层论文; 矿井论文; 《电力设备》2017年第29期论文;