采空区瓦斯抽采方法

采空区瓦斯抽入方法与展望

近年来，随着矿井开采程度的提高，工作面瓦斯涌出量逐年增大，特别是采空区瓦斯涌出更为突出。为解决采空区瓦斯涌出这一难题，采取加大采空区瓦斯的抽放力度，但由于对采空区瓦斯的涌出特征和采空区抽放技术的掌握程度的不同，个别矿井盲目照搬，导致失败的结果。为此，作者就采空区瓦斯的涌出特点和抽入方法进行探讨及分析，供参考。

2采空区瓦斯运移规律

2.1瓦斯运移数学模型

按照渗流力学理论，将采场视为连续的渗流空间，在孔隙介质空间中可直接运用质量守恒定律和N-S方程；瓦斯在采空区的运移实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程，瓦斯在多孔介质中流动的对流扩散和机械弥散遵循Fick扩散定律；根据质量守恒定律、流体动力弥散定律和采空区瓦斯浓度分布定解条件，可建立瓦斯在采空区流动的微分方程组（数学模型）：

2.2模拟求解

上述数学模型求解采用Galerkin有限单元法编制TurboC计算程序，输入祁东矿7124工作面开采条件边值，经反演优化，可得出7124工作面采空区瓦斯运移规律和浓度分布三带。

（1）I涌出带：采空区瓦斯在工作面切眼0～20m范围内瓦斯浓度变化较大，一般在3％～15％之间，在涌出带中，采空区丢煤的缷压邻近层解吸的瓦斯向工作面和采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动速度较快，多以层流形式存在，且这部分几乎全部被工作面风流和采空区的漏风流携带到回风道内；

（2）II过渡带：20～50m范围内瓦斯浓度变化幅度较快，瓦斯浓度一般在20～30％之间，随着工作面的推进，采空区进入过渡带，过渡带的瓦斯在工作面和采空区压差作用下，一部分进入工作面，另一部分暂时或滞留在采空区内，该区域瓦斯流动速度也明显下降，流动呈现出不均衡性，处于层、紊交错阶段；

III滞留带50m以上范围内瓦斯浓度变化较小，瓦斯浓度在35%～50％之间，而进入滞留带时，释放采空区内的瓦斯一般滞留在采空区的深部，流动速度较低。

上述三个带不是固定不变的，随着工作面的推进向前移动，采空区瓦斯涌出三带出现“浪涌”现象，见图1。

图1 采空区瓦斯涌出三带划分图

3采空区处理方法

（1）高位钻孔抽放。图2是皖北煤电公司祁东矿7124工作面利用高位钻孔抽放采空区瓦斯。

工作面抽放瓦斯量8～12m3/min，累计抽放瓦斯量422万m3。使工作面配风量由1800m3/min减到1200m3/min，回风流瓦斯浓度保持在0.5％～0.6％之间，该法能抽放出高浓度瓦斯，抽放量稳定，缺点是打钻费用高。适用于有邻近层开采的工作面，涌出量在15～20m3/min之间。

图2 高位钻孔抽放采空区瓦斯方法

（2）顶板巷道抽放。煤层群开采的综采或综放工作面，在采空区瓦斯涌出量较大时，可采用顶板走向或倾向巷道抽入采空区瓦斯。图3是阳泉五矿8204和8202工作面利用顶板巷道抽放采空区瓦斯，使采空区抽放量达30～60m3/min，邻近层抽放率达90％以上。该方法具有抽放时间长、瓦斯效果较好，但工程量大，需在顶板掘一条或多条巷道，适用于厚煤或有上邻近层开采的工作面，工作面瓦斯涌出量在40 m3/min以上。

倾向高抽巷剖面图

图3 顶板巷道抽放采空区瓦斯方法

（3）综合抽放采空区瓦斯。根据7124工作面采空区瓦斯模拟，过渡带内20m左右瓦斯涌出比较活跃，而在该范围内瓦斯高位钻孔无法抽出，在原有的高位钻孔基础上，又增加了低位钻孔，使钻孔布置在煤层顶板5～8m范围内，钻孔与采空区冒

落带边连通，用于拦截采空区和围岩涌出的瓦斯，从而很好地解决了高位钻场接替区域涌出带和过渡带的瓦斯涌出，使工作面上隅角瓦斯超限和聚集得到有效地控制，防止采空区瓦斯涌向工作面，抽入采空区瓦斯效果显著。

4抽放采空区瓦斯方法展望

随着生产规模扩大和开采水平延伸，采空区瓦斯涌出将日趋严重。特别是在低透气煤层抽放瓦斯领域中，采空区抽放瓦斯将起主导地位。随着矿井的抽放能力和装备水平提高，采空区瓦斯将起主导地位。随着矿井的抽放能力和装备水平提高，采空区瓦斯抽放将从分散型向单一、高效发展，抽放效率高、技术先进、管理简单、专用巷道抽放被淘汰，大直径（300～500mm）高位顶板水平长钻孔（1000m）将替代顶板高抽巷和目前短距离的高位钻孔及采空区后方埋管抽放。

5结论

通过对采空区瓦斯涌出特征和处理方法分析认为：

（1）目前抽放采空区瓦斯是解决采空区瓦斯大量涌出量有效方法，对采空区瓦斯涌量大的矿井应根据本矿的实际情况，因地制宜，确定适宜抽放采空区瓦斯方法。在采取抽放措施前，首先摸清采空区瓦斯来源、涌出特征、采空区瓦斯涌出量大小及确定采空区流动带范围等抽放技术指标，做到有的放矢。

（2）采空区瓦斯流动带（涌出带、过渡带和滞留事）三带划分为采空区瓦斯抽放提供理论依据，对类似的矿井可以借鉴。

（3）一般抽放采空区瓦斯最佳位置是距工作面切眼30～50m 范围之间。但采空区瓦斯流出带的范围不是固定不变的，受煤层开采条件，特别是开采高度、顶板岩性和采空区瓦斯涌出源供给情况等因素的影响，同时，由于受工作面风流和采空区漏风量大小也有一定的影响，划分时应全面考虑。

采空区瓦斯抽采方法

采空区瓦斯抽入方法与展望近年来，随着矿井开采程度的提高，工作面瓦斯涌出量逐年增大，特别是采空区瓦斯涌出更为突出。为解决采空区瓦斯涌出这一难题，采取加大采空区瓦斯的抽放力度，但由于对采空区瓦斯的涌出特征和采空区抽放技术的掌握程度的不同，个别矿井盲目照搬，导致失败的结果。为此，作者就采空区瓦斯的涌出特点和抽入方法进行探讨及分析，供参考。 2采空区瓦斯运移规律 2.1瓦斯运移数学模型按照渗流力学理论，将采场视为连续的渗流空间，在孔隙介质空间中可直接运用质量守恒定律和N-S方程；瓦斯在采空区的运移实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程，瓦斯在多孔介质中流动的对流扩散和机械弥散遵循Fick扩散定律；根据质量守恒定律、流体动力弥散定律和采空区瓦斯浓度分布定解条件，可建立瓦斯在采空区流动的微分方程组（数学模型）：

2.2模拟求解上述数学模型求解采用Galerkin有限单元法编制TurboC计算程序，输入祁东矿7124工作面开采条件边值，经反演优化，可得出7124工作面采空区瓦斯运移规律和浓度分布三带。（1）I涌出带：采空区瓦斯在工作面切眼0～20m范围内瓦斯浓度变化较大，一般在3％～15％之间，在涌出带中，采空区丢煤的缷压邻近层解吸的瓦斯向工作面和采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动速度较快，多以层流形式存在，且这部分几乎全部被工作面风流和采空区的漏风流携带到回风道内；（2）II过渡带：20～50m范围内瓦斯浓度变化幅度较快，瓦斯浓度一般在20～30％之间，随着工作面的推进，采空区进入过渡带，过渡带的瓦斯在工作面和采空区压差作用下，一部分进入工作面，另一部分暂时或滞留在采空区内，该区域瓦斯流动速度也明显下降，流动呈现出不均衡性，处于层、紊交错阶段； III滞留带50m以上范围内瓦斯浓度变化较小，瓦斯浓度在35%～50％之间，而进入滞留带时，释放采空区内的瓦斯一般滞留在采空区的深部，流动速度较低。

采空区瓦斯抽放安全技术措施详细版

文件编号：GD/FS-5887 （解决方案范本系列）采空区瓦斯抽放安全技术措施详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________

采空区瓦斯抽放安全技术措施详细版提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 1、瓦斯抽放泵站司机及维修人员，必须经过培训合格取得合格证，做到持证上岗。 2、抽放泵站的司机及值班人员要熟悉瓦斯抽放的有关规定，掌握各种安全监控仪表和设备的用途及其操作程序。 3、瓦斯抽放泵等设备和管路系统要进行日常的检查，并做好记录。 4、要配有专人对抽放管路上安设的瓦斯流量、浓度、负压、温度等检测装置和瓦斯断电系统定期进行巡回检测，掌握不同时间的抽放状况和监测装置的运行情况。

5、要配有专人对管路进行放水和管路维护、处理管路积水和漏气等，以保证管路畅通无阻。定期用草酸对泵体除垢。 6、瓦斯抽放检测仪表齐全，定期校正。 7、瓦斯抽放系统运行前，必须对瓦斯抽放泵及管路系统进行全面检查，检查的内容主要有：瓦斯抽放泵电气设备的完好、水电闭锁、瓦斯电闭锁、供水及排水系统、正负压侧管路的密封、管路内的锈垢等，在确认无问题后方可正常运行。 8、瓦斯抽放泵运行过程中，严格按照抽放泵的操作规程操作，严格执行现场交接班制度。 9、瓦斯抽放泵运行过程中，抽放泵司机必须认真观察抽放泵的运行情况，做好运行状况记录。要加强瓦斯抽放参数（抽放量、瓦斯浓度、一氧化碳浓度、负压、温度、氧气）测定。人工测定时，泵站内

采空区处理

当开采完成形成采空区后，在上覆压力和地下水等因素的作用下，该煤柱和开采区两侧的煤层软化，失去强度，导致上覆岩体塌陷、冒落，形成滑坡。地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窿积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿杜承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。在采空区与巷道坍塌方面，主要采用的防治技术有充填、加固、封闭和崩塌四种。在地下突水防治方面，目前主要采用注浆堵水和探放水技术。我国地下开采矿山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁，因事故死亡人数和国外同类相比相对较高，安全生产形势相当严峻，危及到人民群众的生命安全，对生态环境造成了严重破坏，给国家造成了巨大的经济损失，制约了我国矿山企业的可持续发展。长期以来，国内外许多专家学者针对采空区围岩的稳定性作了大量的理论研究工作，提出了许多控制采空区灾害的实用技术。采空区处理对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。 1.崩落法崩落围岩处理采空区的实质:用崩落围岩充填空区或形成缓冲保护岩石垫层，以防止上部大量岩石突然崩落时，气浪冲击和机械冲击巷道、设备和人生的危害:缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。崩落围岩又分为自然崩落和强制崩落两种。从理论上讲，任何一种岩石，当它达到极限暴露

采空区抽放瓦斯安全技术措施(通用版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改采空区抽放瓦斯安全技术措施 (通用版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

采空区抽放瓦斯安全技术措施(通用版) 1、瓦斯抽放泵站司机及维修人员，必须经过培训合格取得合格证，做到持证上岗。 2、抽放泵站的司机及值班人员要熟悉瓦斯抽放的有关规定，掌握各种安全监控仪表和设备的用途及其操作程序。 3、瓦斯抽放泵等设备和管路系统要进行日常的检查，并做好记录。 4、要配有专人对抽放管路上安设的瓦斯流量、浓度、负压、温度等检测装置和瓦斯断电系统定期进行巡回检测，掌握不同时间的抽放状况和监测装置的运行情况。 5、要配有专人对管路进行放水和管路维护、处理管路积水和漏气等，以保证管路畅通无阻。定期用草酸对泵体除垢。 6、瓦斯抽放检测仪表齐全，定期校正。

7、瓦斯抽放系统运行前，必须对瓦斯抽放泵及管路系统进行全面检查，检查的内容主要有：瓦斯抽放泵电气设备的完好、水电闭锁、瓦斯电闭锁、供水及排水系统、正负压侧管路的密封、管路内的锈垢等，在确认无问题后方可正常运行。 8、瓦斯抽放泵运行过程中，严格按照抽放泵的操作规程操作，严格执行现场交接班制度。 9、瓦斯抽放泵运行过程中，抽放泵司机必须认真观察抽放泵的运行情况，做好运行状况记录。要加强瓦斯抽放参数（抽放量、瓦斯浓度、一氧化碳浓度、负压、温度、氧气）测定。人工测定时，泵站内每小时测定1次，抽放管路内每班至少测定1次。 10、抽放地点必须建立专用的瓦斯检查记录牌，实行巡回检查，每班检查次数不少于2次，间隔时间要均衡。 11、抽放泵司机要携带便携式瓦斯监测报警仪，随时检查抽放泵站处瓦斯浓度，达到0.5%，必须断电停泵。 12、抽放泵站周围20m范围内电气设备防爆性能良好，不得有易燃、易爆物品，杜绝一切引爆火源，并要设置2只干粉灭火器和

标准52采空区瓦斯抽采计术标准

采空区瓦斯抽采计术标准 1 范围本标准规定了煤矿采空区瓦斯抽采方法、技术标准等要求。本标准适用于晋煤集团所属矿井 2 规范性引用文件下列文件对于本文件应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 AQ 1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范 GB 50471-2008 煤矿瓦斯抽采工程设计规范 MT 1035-2007 采空区瓦斯抽放监控技术规范建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（2000版）3 术语及定义采空区指矿井回采工作面回采后冒落或封闭的区域。正在回采工作面的冒落区域称半封闭式采空区或现采空区，已经封闭的回采工作面的区域称老采空区。 4 采空区抽采瓦斯方法 4.1 埋管法沿回采的采煤工作面回风巷敷设抽采管路由上偶角进入采空区进行瓦斯抽采的一种工艺方法，见图一。具体可参照一下要求实施： A 抽采管路上每间隔20m-50m设置一个立管； B 立管高度根据采高和冒落情况确定，立管上方设置顶端封闭、四周钻孔的筛孔管，筛孔个数根据抽采瓦斯情况确定，同时需对立管采取保护措施； C 在立管进入采空区20m-30m后打开，接替上一立管依次投入抽采。 4.2 插管法利用抽采管路系统，对回采的采煤工作面封闭采空区部分和已采的采煤工作面全封闭采空区进行抽采的一种工艺方法。抽采管路可沿回风巷、专用排瓦斯巷敷设，见图2、图3.全封闭采空区闭墙还应符合以下要求： A 闭墙要严密不漏风； B 插管开孔高度应在闭墙高度的三分之二以上； C 插管应穿透闭墙超过0.5-1m； D 插管管材应采用阻燃、抗静电、不导电材质； E 墙外的管路应加观测孔、阀门。 4.3 顶板走向（倾向）钻孔法

采空区抽放瓦斯安全技术措施

采空区抽放瓦斯安全技术措施 1

采空区抽放瓦斯安全技术措施 2307工作面正在生产,随着工作面生产的推进,工作面回风隅角瓦斯浓度较高,且有增大趋势。为杜绝瓦斯超限,保证工作面安全正常生产,经研究,决定在2307工作面进行瓦斯抽放,现抽放设备正在安装。为保证瓦斯抽放期间的安全,特编制本措施,望施工人员认真贯彻执行。一、瓦斯抽放方式 1、瓦斯抽放方式: 采用在2307工作面沿回风巷在采空区内埋管抽放采空区瓦斯。2、采空区埋管方式: 将抽放管路预埋在采空区皮带顺槽位置,预埋管抽放管口距工作面的距离在30m左右时进行抽放,抽放管口的间距为30m,为减少采空区漏风和提高抽放效果,预先在皮顺端头支架和煤壁之间构筑密闭,密闭距离抽放管口5m左右,密闭间距15m。为提高抽放效果,预埋管路应做到”四防”(防水、防渣堵塞、防爆、防砸),抽放管口用钢筋网片进行保护,以使抽放管路处于可靠的工作状态。抽放管路采用双埋管法(见图1):当第一条埋管达到30m时,预埋第二条管路,在第一条管路的60m处用三通和阀门与第二条管路相连,此时第二条管路处于关闭状态,当工作面推过第二条管路管口30m 时,打开第二条管路的阀门并投入抽放,以此类推。二、瓦斯抽放泵站及管路 2

1、瓦斯抽放泵站位置及固定:泵站选定在2307工作面联络巷风门以外的进风侧。 2、瓦斯抽放泵站:采用淄博市博山开发区真空设备厂生产的ZWY-30/55型水环真空泵,极限真空度33hPa,最大抽气量为30m3/min,电机功率55KW。 3、管路选型及安装长度:瓦斯抽放管路采用Φ159专用管路。瓦斯抽气管路由2307采空区→2307皮带顺槽→2307联络巷接入瓦斯抽放泵站进气管路;排气管路由瓦斯抽放泵→2307联络巷→2307 皮带顺槽→2307专用回风巷→西部回风大巷,进气管路全长1200m,排气管路全长380m。 4、瓦斯排放口的设置及要求:高浓度瓦斯排放口设置在西部回风大巷2307专用回风巷门口向东40m处,排放口设置全封闭栅栏,栅栏宽3 m,上风侧栅栏长度距管路出口长度5m,下风侧栅栏长度距管路出口35m,设置”严禁入内”警戒牌,栅栏要加强管理,非专业人员不准进入。 5、在抽放管路进、排气侧管路上必须设置放水器。 6、在抽放管路的进、排气侧管路上各加一组防回火装置。三、监测仪器仪表的设置与安装 1、在抽放泵站处和瓦斯排放口栅栏外各设瓦斯传感器一个,检测两处的风流瓦斯浓度,如果瓦斯抽放泵站的瓦斯浓度达到0.5％,报警断电;如果瓦斯排放口栅栏外的瓦斯浓度达到1%,报警断电,断电 3

采空区抽放瓦斯安全技术措施(正式)

编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 采空区抽放瓦斯安全技术措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-7172-65 采空区抽放瓦斯安全技术措施(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1、瓦斯抽放泵站司机及维修人员，必须经过培训合格取得合格证，做到持证上岗。 2、抽放泵站的司机及值班人员要熟悉瓦斯抽放的有关规定，掌握各种安全监控仪表和设备的用途及其操作程序。 3、瓦斯抽放泵等设备和管路系统要进行日常的检查，并做好记录。 4、要配有专人对抽放管路上安设的瓦斯流量、浓度、负压、温度等检测装置和瓦斯断电系统定期进行巡回检测，掌握不同时间的抽放状况和监测装置的运行情况。 5、要配有专人对管路进行放水和管路维护、处理管路积水和漏气等，以保证管路畅通无阻。定期用草

酸对泵体除垢。 6、瓦斯抽放检测仪表齐全，定期校正。 7、瓦斯抽放系统运行前，必须对瓦斯抽放泵及管路系统进行全面检查，检查的内容主要有：瓦斯抽放泵电气设备的完好、水电闭锁、瓦斯电闭锁、供水及排水系统、正负压侧管路的密封、管路内的锈垢等，在确认无问题后方可正常运行。 8、瓦斯抽放泵运行过程中，严格按照抽放泵的操作规程操作，严格执行现场交接班制度。 9、瓦斯抽放泵运行过程中，抽放泵司机必须认真观察抽放泵的运行情况，做好运行状况记录。要加强瓦斯抽放参数（抽放量、瓦斯浓度、一氧化碳浓度、负压、温度、氧气）测定。人工测定时，泵站内每小时测定1次，抽放管路内每班至少测定1次。 10、抽放地点必须建立专用的瓦斯检查记录牌，实行巡回检查，每班检查次数不少于2次，间隔时间要均衡。 11、抽放泵司机要携带便携式瓦斯监测报警仪，

采空区瓦斯抽放安全技术措施正式版

In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.采空区瓦斯抽放安全技术措施正式版

采空区瓦斯抽放安全技术措施正式版下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1、瓦斯抽放泵站司机及维修人员，必须经过培训合格取得合格证，做到持证上岗。 2、抽放泵站的司机及值班人员要熟悉瓦斯抽放的有关规定，掌握各种安全监控仪表和设备的用途及其操作程序。 3、瓦斯抽放泵等设备和管路系统要进行日常的检查，并做好记录。 4、要配有专人对抽放管路上安设的瓦斯流量、浓度、负压、温度等检测装置和瓦斯断电系统定期进行巡回检测，掌握不同时间的抽放状况和监测装置的运行情

况。 5、要配有专人对管路进行放水和管路维护、处理管路积水和漏气等，以保证管路畅通无阻。定期用草酸对泵体除垢。 6、瓦斯抽放检测仪表齐全，定期校正。 7、瓦斯抽放系统运行前，必须对瓦斯抽放泵及管路系统进行全面检查，检查的内容主要有：瓦斯抽放泵电气设备的完好、水电闭锁、瓦斯电闭锁、供水及排水系统、正负压侧管路的密封、管路内的锈垢等，在确认无问题后方可正常运行。 8、瓦斯抽放泵运行过程中，严格按照抽放泵的操作规程操作，严格执行现场交接班制度。

U型通风系统采空区瓦斯抽采技术分析

技术应用与研究 2019·07 93 当代化工研究 Modern Chemical Research U 型通风系统采空区瓦斯抽采技术分析＊刘明明（山西省阳煤集团寿阳景福煤业有限公司山西 045000）摘要：对于存在较高瓦斯涌出量的矿井，U型通风系统具有较小的通风量，因此瓦斯易在工作面的上隅角积聚，从而阻碍了矿井安全生产目标的实现。据此，本文结合实际案例，浅析U型通风系统采空区瓦斯抽采技术，以实现瓦斯与煤的高效共采。关键词：瓦斯抽采；U型通风系统；工作面上隅角中图分类号：T 文献标识码：A Analysis of Gas Drainage Technology in Goaf of U-type Ventilation System Liu Mingming (Shanxi Yangmei Group Shouyang Jingfu Coal Industry CO., LTD., Shanxi, 045000) Abstract ：For mines with high gas emission, the U-type ventilation system has smaller ventilation, so gas is easy to accumulate in the upper corner of the working face, which hinders the realization of the goal of mine safety production. Based on this, combined with practical cases, this paper makes a brief analysis on the gas drainage technology in goaf of U-type ventilation system, in order to realize the efficient co-mining of gas and coal. Key words ：gas drainage ；U-type ventilation system ；upper corner of working face 目前，采煤工作面全面实现了综合机械化生产，并提高了工作面的单产量，同时在采煤工作面，U型通风系统凭借其风流优质、风流稳定、工作面漏风量少及巷道施工维修量小等优点而得以广泛应用。但U型通风系统的巷道结构较为简单，因此其对工作面瓦斯积聚的防治能力较弱，从而增加了工作面瓦斯的控制难度。为了从根本上解决工作面瓦斯积聚的问题。本文以某煤矿井为例，首先分析该煤矿井工作面出现瓦斯积聚的原因，然后再进一步探讨U型通风系统采空区瓦斯抽采技术，以期实现煤矿井安全生产目标。 1.工作面瓦斯积聚的原因某煤矿井运用了综采放顶煤工艺，并采取自由垮落法管理顶板。矿井瓦斯涌出量的绝对值、相对值分别是207.05m 3/min和34.04m 3/min，因此被认为是高瓦斯矿井，而目前开采的15号煤层为自燃煤层。15103工作面是该煤矿的回采工作面，全长186m及其煤层平均厚8m，因此设计采用了一进一回的U型全负压通风方式。在煤矿矿井中，采用综采放顶煤工艺会在采空区遗留下一些煤炭，并释放出大量的瓦斯，且在采空区内，煤柱与相邻的煤层同样会释放出大量的瓦斯。 2.采空区瓦斯抽采技术 (1)风速与瓦斯浓度的关系现场实测发现，在矿井工作面，越与机尾靠近的瓦斯浓度越高，且在工作面的上隅角出现最高值。但若改变风速条件，瓦斯浓度会随之发生改变，但是但是绝对瓦斯涌出量不会发生改变，见表1。风速（m/s） 1.52 2.5距离(m) 10 1.2 1.1 1.240 12.210.210.17025.524.824.510045.544.826.713053.252.752.5160 64.3 63.8 62.9 表1 风速与瓦斯浓度的关系据表1可知，虽然工作面内的瓦斯浓度随风速的增大而降低，但因降幅太小而无法解决根本性的问题，因此针对U型通风系统上隅角瓦斯积聚的问题，单纯增加风量的办法不可取。 (2)采空区瓦斯抽采方案设计针对U型通风系统上隅角瓦斯积聚的问题，本文依照下列原理完成了采空区瓦斯抽采方案的设计：在回风巷处，直接朝向采空区设置抽采管路，然后借助外部负压抽出采空区内的瓦斯，以免其涌入工作面。该煤层是自燃煤层，则为了防止煤矸石自燃，可在采空区划分“三带”，即窒息带、散热带和氧化升温带，同时初步设计在采空区45m范围内——散热带布置抽采。案例煤矿井是高瓦斯矿井，因此在抽采瓦斯时，会增加采空区的漏风量，且当漏风量增至一定限值后，便会引起采空区遗煤自燃，最后导致瓦斯爆炸。为此，深入研究不同抽采负压下采空区的漏风范围非常必要。通过运用ANSYS FLUENT数值模拟发现，采空区漏风范围随瓦斯抽采负压的增加而增大，且采空区“三带”的范围与抽采负压有关，表明采空区漏风与瓦斯抽采负压之间存在密切的关系。因此，为了确保瓦斯抽采效果及防范瓦斯因采空区遗煤自燃而爆炸，要求采空区瓦斯抽采方案的设计考虑进抽采负压，即抽采负压应≤1000Pa。 (3)采空区瓦斯抽采方案的应用本文选定该矿的15103回采工作面，并将U型通风系统采空区瓦斯抽采设计方案应用其中。为了验证采空区瓦斯抽采技术对上隅角瓦斯积聚问题的解决效果，决定监测对比工作面上隅角四周瓦斯在抽采前、后的浓度，并以16d为分界点，即：0-16d时，采空区瓦斯抽采前上隅角瓦斯浓度；16-30d时，采空区瓦斯抽采后上隅角瓦斯浓度。结果显示，在16d时进行采空区瓦斯抽采后，上隅角瓦斯的浓度范围从0.78-1.1%降至0.43-0.6%，可见降幅非常大。据此表明，采空区瓦斯的抽采效果非常好，足以解决工作面上隅角瓦斯积聚的问题，从而保证了煤矿井安全生产目标的实现。 3.U型通风系统的风量管理

露天矿采空区处理中的安全防治措施

露天矿采空区处理中的安全防治措施发表时间：2019-06-04T10:21:05.450Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：郭炯 [导读] 我国金属非金属矿山大多地质条件复杂，相当一部分露天矿山存在采空区问题。中煤平朔集团东露天矿山西朔州 036006 摘要：我国金属非金属矿山大多地质条件复杂，相当一部分露天矿山存在采空区问题。根据国务院安委会办公室下发的《金属非金属地下矿山采空区事故隐患治理工作方案》显示，到2015年底，全国金属非金属地下矿山共有采空区12.8亿m3，分布于全国28个省(市、区)。采空区易引发透水、坍塌、冒顶、片帮等多种形式的灾害，往往造成大量的人员伤亡和财产损失。据估计，全国地下开采矿山采空区的规模以2000～3000万m3/a的速度递增。据不完全统计，因采矿引发的塌陷面积达1150km2，发生采矿塌陷灾害的矿业城市有30多个，每年因采矿地面塌陷造成的损失在4亿元以上，采空区安全问题已经成为影响经济发展和社会和谐的重要因素。关键词：露天开采；地下采空区引言文章以某地区为例，该地区矿区经过多年的地下开采，形成了大量采空区，空区纵横交错、相互贯通，成为矿山安全生产的重大隐患。经过多年实践，在空区治理中形成了集三维扫描、充填治理、空区监测、安全预警、无人化采矿等多种安全防治措施，确保了矿山开采安全，未发生人员伤亡事故，对类似矿山具有良好的借鉴作用。 1. 矿区概况该矿区已开采30多a，特别是80—90年代后期无序开采形成了多重采空区，从1160～1460m水平均有空区分布，所谓“有矿即有空区”。这些大规模采空区群存在于当前生产的露天境界内，空区长时间受到地压、岩石风化及爆破震动的影响，原来预留的大量矿柱发生了破坏，空区面积大小、高度以及顶板稳定性均发生了改变，给矿山的开采和安全带来隐患。有资料记载的采空区面积为100多万m2，体积为1000多万m3，有记录的塌陷11次，塌陷面积约180000m2。1998—2007年，共处理空区149次，空区面积412998m2，空区体积4219059m3。随着矿山生产规模的进一步扩大，台阶下降速度加快，露天台阶下深部大量不规则、多层重叠的复杂采空区严重影响了矿山的正常生产，给矿山施工的人员和设备带来了极大的安全威胁。 2. 采空区安全影响第一，穿孔作业困难，容易造成穿孔设备卡钻或钻头掉入空区;采空区顶板岩石冒落可能引发大面积地压活动;采空区沉陷造成台阶作业人员与设备伤亡或损失。第二，由于大量复杂的地下采空区的存在，需要优先考虑空区处理，使正常的台阶铲装、穿孔、爆破等工序被打乱，台阶无法均衡推进，造成生产不协调，制约正常的采剥生产。第三，采空区部位皆为高品位富矿段，空区处理时作业缓慢，需要前期进行探测及场地推进，部分高危空区需要蚕食推进，影响整个企业供矿品位。 3. 安全技术措施 3.1顶板安全厚度确定顶板厚度对空区处理施工安全非常重要。多层重叠空区结构力学体系复杂，且外在因素(爆破震动、雨水弱化、设备动静载荷)对空区稳定性的影响增大，为此，多层重叠空区顶板最小安全厚度应在单层空区顶板最小安全厚度的基础上，增加1.5的安全系数，确保中深孔切割崩落法处理施工安全。 3.2空区探测目前，国内外对于采空区探测主要采用高密度电阻率法、地震波法、探地雷达法、三维激光法等，经过测试比对，三维激光法效果良好，能实现对空区的精确测量。空区激光扫描系统工作原理是依靠激光定位，光线从光源发射到前面的某个目标反射回来，利用高速电子电路测定其经历的时间，并以此来测定光源至目标的距离。空区激光自动扫描系统(CALS)依靠遥控装置控制探头测定数据，通过电缆等传输设备输入到控制软件中进行数据转换，生成空区三维模型。该露天矿地下转露天时对井下工程资料进行统一收集、现场实测，但是由于单位较多，地下采空区复杂，不能精确地反映地下采空区特性，而且受岩石风化及破坏作用，其形态随着时间推移有所变化，为了对采空区进行精确评价，需要准确掌握影响计划推进的台阶下采空区形态，利用常规钻机对资料显示存在空区的计划设备作业区域进行钻探复核，确定精确的三维形态及赋存状态，制定可靠的空区穿爆方案；提前利用潜孔锤反循环钻机技术对深部高危空区进行深孔复核，逐层测清空区形态及相互关系，便于综合考虑治理方案;在台阶面按照一定网度对疑似存在空区的区域进行探测，以便确定无资料的盲空区。 3.3钻孔碎石充填地表钻孔碎石充填法适用于空区相互重叠且空区之间的隔层厚度小于最小安全厚度，同时被上部空区覆盖的下层空区规模大、采高高、跨度大、体积大的多层空区的处理。钻孔碎石充填法是在空区顶板上方的地表台阶面采用 140mm潜孔钻机穿凿至空区，用 350mm 套管利用地质钻对小孔进行扩孔，然后将次品矿进行破碎，由汽车运至碎石仓，通过圆盘给料机将仓内碎石下放到皮带输送机，运至钻孔上部的下料仓，碎石通过钻孔充填空区。空区充填后，再进行台阶推进，同时采用崩落法对未充填密实的空区进行小规模爆破处理。碎石充填空区后，对空区顶板和侧帮岩体形成支撑，有效控制空区顶板和矿柱受压变形破坏，避免空区塌陷；同时碎石充填空区，虽未能完成充填密实，但能大大减少空区体积和空区顶板连续暴露面积，使其危险程度降低，能保证台阶推进时人员和设备的安全。 3.4空区监测与安全预警空区稳定性监测预警常用的监测方式包括应力监测、变形(位移)监测、光弹监测、声发射监测、微震监测和弹性波测试等。声发射技术(AE)是利用岩石破裂过程中往往伴随声波信号的特点，根据信号强度判断岩石破坏程度及破裂地点，当探明空区后，根据空区的危险程度埋设声发射监测装置，普遍适用于国内外露天和地下金属矿山，该方法简便、实用，适应性好，采用整体监控，重点关注计划作业区空区情况。微震监测是利用岩石破裂过程中由于弹性应变能的释放，采用多点监测，可对微震事件进行定位，进而确定岩石破裂部位，根据微震事件的强度，可对大规模地压活动提供预警，对于高危空区区域管控效果明显，能对微震事件全数字化数据采集、存储及处理，进行物理多参数分析，实现信息的远传输送和多用户计算机远程可视化监控与分析，减轻监测人员的工作危险性与劳动强度，已经在D区及E区

抽采瓦斯的方法分类

抽采瓦斯的方法分类 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

抽采瓦斯的方法分类更具从时间上、空间上的不同可以分为采前抽采、采中抽采、采后抽采本煤层、临近层、采空区、工作面（回采工作面，掘进工作面）抽采开采层瓦斯抽采选择瓦斯抽采方法的原则开采层、邻近层和采空区瓦斯抽采是目前国内外广泛应用的三种煤矿瓦斯抽采办法。选择合理有效的瓦斯抽采方法需要综合考虑矿井主要瓦斯来源、煤层赋存特征、采掘布置方式以及煤层开采程序等许多客观因素。经前人不断探索实践,总结出以下五个选择瓦斯抽采方法的原则首先要与矿井地质条件、煤层基本赋存特征、采掘巷道布置方式和煤炭开采技术条件相符。其次要考虑煤矿瓦斯涌出主要来源及构成,尽可能应用综合瓦斯抽采技术来提高抽采效果。然后要做到抽采与采掘巷道相结合,以达到减少井巷工程量的目的。再次要有助于抽采巷道的布置、维护和维修,己达到降低抽采成本的目的。最后,应尽量方便于抽采管路的敷设,确保抽采工程的施工安全和增加抽采时间。、瓦斯抽采方法概述回采工作面瓦斯来源及构成工作面瓦斯涌出量构成预测结果表明其一部分来源于开采层煤壁和落煤解析的瓦斯,另一部分来源于采空区丢煤解析的瓦斯和周围岩层及上下邻近层涌出的瓦斯。工作面瓦斯主要来源于采空区含采空区丢煤、周围岩层及邻近层和开采层涌出的瓦斯。采前预抽、边采边抽和强化抽采等方式都属于开采层瓦斯抽采方式。 ①采前预抽主要是一项对未卸压的煤层或岩层进行瓦斯抽采的技术手段,它多应用钻孔技术将被采煤体中的瓦斯在煤层开采之前预先抽采出来。因此说,当煤层透气性

采空区瓦斯抽入方法与展望(新版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改采空区瓦斯抽入方法与展望(新版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

采空区瓦斯抽入方法与展望(新版) （作者：龚乃勤） 1概述近年来，随着矿井开采程度的提高，工作面瓦斯涌出量逐年增大，特别是采空区瓦斯涌出更为突出。为解决采空区瓦斯涌出这一难题，采取加大采空区瓦斯的抽放力度，但由于对采空区瓦斯的涌出特征和采空区抽放技术的掌握程度的不同，个别矿井盲目照搬，导致失败的结果。为此，作者就采空区瓦斯的涌出特点和抽入方法进行探讨及分析，供参考。 2采空区瓦斯运移规律 2.1瓦斯运移数学模型按照渗流力学理论，将采场视为连续的渗流空间，在孔隙介质空间中可直接运用质量守恒定律和N-S方程；瓦斯在采空区的运移实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程，瓦斯在多孔介质中流

动的对流扩散和机械弥散遵循Fick扩散定律；根据质量守恒定律、流体动力弥散定律和采空区瓦斯浓度分布定解条件，可建立瓦斯在采空区流动的微分方程组（数学模型）： 2.2模拟求解上述数学模型求解采用Galerkin有限单元法编制TurboC计算程序，输入祁东矿7124工作面开采条件边值，经反演优化，可得出7124工作面采空区瓦斯运移规律和浓度分布三带。（1）I涌出带：采空区瓦斯在工作面切眼0～20m范围内瓦斯浓度变化较大，一般在3％～15％之间，在涌出带中，采空区丢煤的缷压邻近层解吸的瓦斯向工作面和采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动速度较快，多以层流形式存在，且这部分几乎全部被工作面风流和采空区的漏风流携带到回风道内；（2）II过渡带：20～50m范围内瓦斯浓度变化幅度较快，瓦斯浓度一般在20～30％之间，随着工作面的推进，采空区进入过渡带，过渡带的瓦斯在工作面和采空区压差作用下，一部分进入工作面，另一部分暂时或滞留在采空区内，该区域瓦斯流动速度也明显下降，

采空区瓦斯抽放

采空区瓦斯抽放摘要：我国煤矿采空区瓦斯抽放方法种类较多，称谓也不十分统一；适用条件不同，在各矿区抽放效果也不尽相同。通过系统梳理和总结我国现在比较成熟的采空区瓦斯抽放技术，分析其特点及应用情况扣条件，从中优选出先进的技术，并进行适用性研究。优选出的抽放技术可在全国范围内推广使用。关键词：采空区；瓦斯抽放；优选采空区瓦斯是回采工作面瓦斯涌出主要来源之一，而采空区瓦斯抽放具有抽放流量大、来源稳定等特点，成为回采工作面瓦斯治理的重要手段。尤其是对于本煤层预抽效果不理想、采空区瓦斯涌出量大的工作面，采空区抽放方法是首选的抽放方法。近年来，国内外对高瓦斯矿井采空区瓦斯抽放进行了大量的研究，随着煤矿安全生产以及对瓦斯利用的重视，采空区抽放比例正在逐步增大。目前，我国煤矿采空区抽放方法种类较多，称谓也不十分统一；适用条件不同，在各矿井抽放效果也不尽相同。如果系统梳理和总结我国现在比较成熟的采空区瓦斯抽放技术，分析其特点及应用情况和条件，从中优选出先进的技术并进行适用性研究，并在典型矿区推广使用，其意义是深远的。 1 采空区瓦斯抽放方法分类如图1所示，采空区瓦斯抽放方法根据采空区类别按瓦斯来源可分成3类：回采工作面采空区瓦斯抽放方法、老采空区瓦斯抽放方法、报废矿井瓦斯抽放方法。其中回采工作面采空区瓦斯抽放方法又为冒落带(冒落拱)瓦斯抽放、采空区积聚瓦斯抽放及回采工作面上隅角局

部积聚瓦斯抽放等3种方法。而采空区瓦斯抽放方法又根据实施方式的不同分为钻孔抽放方式、巷道抽放方式、插(埋)管抽放方式。本文主要依据瓦斯来源分类方式展开。 2 采空区瓦斯抽放可行性向冒落带打钻或用低位集瓦斯巷道方式比邻近层瓦斯抽放率低，抽放瓦斯浓度也要低，但比埋管抽放采空区积聚瓦斯的抽放率及浓度要高，抽冒落带邻近层瓦斯及插埋管抽采空区积聚瓦斯，技术上都是可行的。图1 采空区抽放瓦斯方法分类插管抽放(排)上隅角瓦斯，在技术上也是可行的，但一般浓度较低(<20%)，所以需要单设一趟抽放瓦斯管路进行抽放。此外，当煤层属于容易自燃及自燃煤层时，采空区瓦斯抽放时，必须实施采空区自然发火监测，抽放负压不能过大，以防止采空区煤的

采空区处理方法和安全技术措施

采空区处理方法和安全技术措施一、采空区处理方法：（一）对工作面采空区顶板采用全部垮落法处理。（二）对工作面采空区进行灌浆、注氮，防止煤层自然发火。（三）对工作面采空区瓦斯进行抽放，防止高浓度瓦斯涌入工作面。二、安全技术措施：（一）防止煤层自然发火措施 11101工作面煤层有自然发火倾向，必须采取以灌浆为主，辅以注氮、喷洒阻化剂、均压通风、构筑拦浆防火墙、设置挡风帘等综合防火措施，加强防火工作，防止煤炭自燃。 1、防火方法（1）采空区：采空区防火采用黄泥灌浆为主，注氮、均压通风、进、回风隅角构筑全断面拦浆防火墙、进风隅角设全断面挡风帘为辅的综合防火技术，防止采空区煤层自然发火。（2）断层等地质构造处：断层等地质构造处的煤体破碎，丢煤较多，工作面推进速度减慢，应对破碎带及附近进行重点灌浆、注胶、注三相泡沫或树脂发泡剂,并对破碎遗煤喷洒阻化剂。（3）停采线防火：工作面停采后，对停采线煤柱及巷道煤体喷洒凝胶阻化剂，对采空区采取注黄泥浆、注胶封堵、注氮、注三相泡沫或树脂发泡剂等措施；工作面封闭后，对采空区进行一次大量注黄泥浆。 2、组织保障措施

（1）成立“防止11101采空区自然发火”领导小组。组长：黄刚副组长：王衍生张忠玉王信海成员：张俊强毕思忠赵德昌杨继和宗立军张建波王明伟苗圃万传新办公室设在公司通防部，主任由张俊强担任。职责：负责召开防采空区自然发火工作会议，负责防火日常情况的调度、数据统计和信息传递，为决策提供依据。（2）领导小组下设工作组，各工作组人员及职责 ①技术资料组组长：王信海副组长：张俊强成员：张建波吕茂云李福国职责：制定具体的防灭火方案，并随时修改救灾方案报指挥部，提交防灭火所需的物资目录，特殊情况下提出建议，聘请有关方面的专家参加技术组，确定防灭火的技术方案。随时向指挥部汇报工作的进展情况，并与指挥部及各组联络，保障防灭火技术方案及指挥部意见的传达、反馈到位。 ②现场工作组组长：王衍生成员：宗立军苗圃王明卫万传新

采空区瓦斯抽采技术标准

采空区瓦斯抽采技术标准 1 范围本标准规定了煤矿采空区瓦斯抽采方法、技术标准等要求。 2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 AQ 1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范 GB 50471-2008 煤矿瓦斯抽采工程设计规范 MT 1035-2007 采空区瓦斯抽放监控技术规范建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（2000版） 3 术语及定义采空区指矿井回采工作面后冒落或封闭的区域。正在回采工作面的冒落区域称半封闭式采空区或现采空区，已经封闭的回采工作面的区域称老空区。 4 采空区抽采瓦斯方法 4.1 埋管法沿回采的采煤工作面回风巷敷设抽采管路由上隅角进入采空区进行瓦斯抽采的一种工艺方法，见图1。具体可参照以下要求实施： a) 抽采管路上每间隔20m～50m设置一个立管； b) 立管高度根据采高和冒落情况确定，立管上方设置顶端封闭、四周钻孔的筛孔管，筛孔个数根据抽采瓦斯情况确定，同时需对立管采取保护措施； c) 在立管进入采空区20m～30m后打开，接替上一立管依次投入抽采。

图 1 采空区埋管抽采布置剖面示意图 4.2 插管法利用抽采管路系统，对回采的采煤工作面封闭采空区部分和已采的采煤工作面全封闭采空区进行抽采的一种工艺方法。抽采管路可沿回风巷、专用排瓦斯尾巷敷设，见图2、图3.全封闭采空区闭墙还应符合以下要求： a) 闭墙要严密不漏风； b) 插管开孔高度应在闭墙高度的三分之二以上； c) 插管应穿透闭墙超过0.5～1m； d) 插管管材应采用阻燃、抗静电、不导电材质； e) 墙外的管路应加观测孔、阀门。图 2 现采空区插管抽采布置示意图

采空区瓦斯抽入方法与展望实用版

YF-ED-J6081 可按资料类型定义编号采空区瓦斯抽入方法与展望实用版 Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements. （示范文稿）二零XX年XX月XX日

采空区瓦斯抽入方法与展望实用版提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。（作者：龚乃勤） 1概述近年来，随着矿井开采程度的提高，工作面瓦斯涌出量逐年增大，特别是采空区瓦斯涌出更为突出。为解决采空区瓦斯涌出这一难题，采取加大采空区瓦斯的抽放力度，但由于对采空区瓦斯的涌出特征和采空区抽放技术的掌握程度的不同，个别矿井盲目照搬，导致失败的结果。为此，作者就采空区瓦斯的涌出特点和抽入方法进行探讨及分析，供参考。

2采空区瓦斯运移规律 2.1瓦斯运移数学模型按照渗流力学理论，将采场视为连续的渗流空间，在孔隙介质空间中可直接运用质量守恒定律和N-S方程；瓦斯在采空区的运移实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程，瓦斯在多孔介质中流动的对流扩散和机械弥散遵循Fick扩散定律；根据质量守恒定律、流体动力弥散定律和采空区瓦斯浓度分布定解条件，可建立瓦斯在采空区流动的微分方程组（数学模型）： 2.2模拟求解上述数学模型求解采用Galerkin有限单元法编制TurboC计算程序，输入祁东矿7124工

瓦斯抽放条件下采空区流场数值模拟

瓦斯抽放条件下采空区流场数值模拟摘要：针对采空区内埋管、瓦斯尾巷、高位瓦斯巷这三种采空区瓦斯治理方法，基于矿井通风理论、多孔介质渗流理论，建立了采空区流场计算模型，通过数值模拟，研究了三种瓦斯抽放方法的抽放效果以及对采空区流场的影响范围，并为瓦斯抽放过程中的采空区火灾防治提供有效的建议。关键词：采空区；瓦斯抽放；流场；自然发火；数值模拟中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号： 1006-4311（2015）13-0057-02 1 采空区瓦斯分布及运移规律采空区内风流流动主要分为紊流区、层流区、静止区三个区域。每个区域空间大小主要由漏入采空区风量的大小、工作面长度、开采高度等因素决定的。由于采空区内气体流动缓慢，因此混合气体内瓦斯浓度的分布处于一种相对比较稳定的动态平衡状态，其具体表现为采空区瓦斯浓度由工作面向深部以及由底板向顶部冒落带方向上的逐渐增大，因此造成在采空区内存在着一个等瓦斯浓度的曲面梯度[2，3]。由于在采空区内既有采动空隙，同时存在着原有围岩空

隙，因此瓦斯气体在采空区内的运动主要表现为煤块内解析、低雷诺数流动以及煤岩采动空隙系统内的大雷诺数流动[4]。在邻近层区域围岩空隙内的气体流动主要是单一的瓦斯气体流动，而冒落带内则是空气与瓦斯混合气体的流动。 2 采空区流场数学模型 2.1 理想混合气体状态方程采空区内的混合气体由瓦斯、空气组成，在混合气体中，为方便简历模型，首先假设气体分子没有体积，各分子之间也无作用力，即将其假设为理想气体，由各种理想气体混合在一起所形成的气体即为理想混合气体。理想混合气体的状态方程：式中：P为外界绝对压力，Pa； V为混合气体的体积，m3； m为混合气体的质量，kg； M为混合气体的摩尔质量，kg/mol； R0为普适气体常数，R0=8.31J/（mol?K）； T为外界绝对温度，K。 2.2 采空区混合气体流动方程将采空区内空隙视为连续的渗流空间，通过引入空度因子，并忽略各组分气体由于分子质量不同所引起的气体密度变化与紊流效应，然后运用质量守恒定律、N-S方程，推导可得：