采空区密闭墙前瓦斯积聚抽放处理技术研究
浅谈采煤工作面上隅角瓦斯积聚原因分析与处理方1
浅谈采煤工作面上隅角瓦斯积聚原因分析与处理方法金华山煤矿宁文卫许刘晓煤矿瓦斯积聚是煤矿安全生产的重大隐患，容易引起瓦斯事故，因此我们要加强矿井的瓦斯的综合防治与管理，采取有效措施治理瓦斯，为煤矿安全生产提供坚强有力的安全保障。
一、工作面上隅角瓦斯超限的原因在煤矿生产过程中，采煤工作面上隅角作为采空区漏风与工作面风流的交汇点，加之生产中工作面风流携带不断暴露的新鲜煤壁扩散出来的大量瓦斯流过，由于风流的紊流和扩散作用，极易形成瓦斯积聚。
采煤工作面上隅角瓦斯积聚是很令人烦恼的一件事，并且对矿井正常生产造成严重威胁和影响，通过对瓦斯积聚原因的分析，提出上隅角瓦斯瓦斯综合治理的一些方法。
1、采煤工作面的通风方式我国绝大部分矿井采煤工作面采用U型通风方式，此种通风结构，对了解煤层赋存情况，掌握矿井瓦斯、火灾的发生发展规律较为有利。
由于巷道均布置在煤体中，因而巷道帮上的漏风率较少，但容易使上隅角出现瓦斯积聚现象。
但通过改变回采工作面的通风方式，从而改变上隅角的通风状态的方法，改变瓦斯的交汇点，这类方法有Y型、偏Y型、H型、Z型、W型、下行通风等多种，但这些方法不仅在有自燃发火倾向的煤层中采用时大大受到限制，而且由于增加了巷道的工程量，对矿井的采掘接续、人力安排有较大影响，因此，这类方法很难普遍推广，各个矿井只能根据各自的实地情况选择适合自己的通风方式。
2、U型通风方式以其明显的优势在煤矿开采中得到广泛应用，要治理在U型通风条件下采煤工作面上隅角的瓦斯，就必须了解在U 型通风条件下的采空区风流流动规律，其规律是：风流从工作面进风巷向工作面切眼流动，其中有一少部分向采空区流动（我们称之为采空区漏风），大部分在工作面内流动（我们称之为工作面风流），从工作面向采空区深部剖面看，采空区的漏风呈现抛物线状，从而带出了采空区深部的瓦斯，在工作面上隅角交汇，使工作面上隅角瓦斯浓度较高。
3、工作面上隅角风流状态的分析采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空区，风流经过工作面上端头时，由于巷道突然垂直转弯，使靠近煤壁的风速降低，工作面上隅角出现局部涡流与紊流现象，在附近出现风流循环流动现象，使采空区和工作面的瓦斯不容易被风流带走，从而使上隅角瓦斯容易产生积聚。
矿山开采瓦斯治理与瓦斯抽采技术
研发自动化抽采设备，实现瓦斯抽采的远程控制和智能调度，提高抽采效率，减少人工 干预和操作失误。
新型瓦斯抽采技术的研发
地面钻井抽采技术
通过地面钻井将瓦斯抽至地面，实现低浓度 瓦斯的集中处理和利用，降低安全风险和环 境影响。
井下瓦斯抽采技术
利用井下抽采设备，将瓦斯从煤层中抽出， 降低煤层中瓦斯压力，提高煤炭开采安全性 。
瓦斯抽采的方法与技术
地面钻孔抽采
通过在地面钻孔，将钻孔与煤层联通，利用负压将煤 层中的瓦斯抽出。
井下钻孔抽采
在井下巷道或工作面布置钻孔，通过负压将煤层中的 瓦斯抽出。
巷道密闭抽采
在井下巷道或工作面设置密闭墙，将需要抽采的区域 隔离，利用负压将隔离区域内的瓦斯抽出。
瓦斯抽采的设备与工具
瓦斯抽采泵 用于提供负压，将煤层中的瓦斯 抽出。根据不同的抽采需求，可 选择不同型号和规格的瓦斯抽采 泵。
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瓦斯抽采技术的应用场景与案例
煤矿瓦斯抽采
煤矿瓦斯抽采是瓦斯抽采技术应用最 广泛的领域，主要用于降低煤矿开采 过程中的瓦斯浓度，预防瓦斯爆炸等 事故的发生。
案例：某大型煤矿采用瓦斯抽采技术 ，通过在煤层中布置瓦斯抽采孔，利 用瓦斯泵将煤层中的瓦斯抽出，降低 了矿井内的瓦斯浓度，提高了矿井的 安全性。
矿山开采瓦斯治理与瓦斯抽 采技术
汇报人：可编辑 2023-12-31
目录
• 矿山开采瓦应用场景与案例 • 瓦斯治理与抽采技术的发展趋势与展望
01
矿山开采瓦斯治理概述
瓦斯治理的定义与重要性
定义
瓦斯治理是指通过一系列技术和管理手段，对矿山开采过程中产生的瓦斯进行控制、管理和利用，以保障安全生 产和减少环境污染。
煤矿瓦斯积聚的安全处理方法(正式)
编订：__________________单位：__________________时间：__________________煤矿瓦斯积聚的安全处理方法(正式)Standardize The Management Mechanism 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-1996-34 煤矿瓦斯积聚的安全处理方法(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，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。
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瓦斯排放前，凡是排出瓦斯流经的巷道和被排放瓦斯风流切断安全出口的采掘工作面、硐室等地点，必须切断电源，撤出人员，并设专人进行警戒。
顶板冒落空硐、回采工作面上隅角、采煤机附近、低风速的巷道顶板附近以及有瓦斯喷出的地点，均易积聚瓦斯。
防止瓦斯积聚的主要措施是加强矿井通风管理，对超限和积聚瓦斯的处理，归纳起来，主要有稀释排除、封闭隔绝和抽排3种方法。
1 排除盲巷积聚瓦斯方法1.1 盲巷外断开风筒接头调节法排瓦斯时，在盲巷口外全风压供风的新鲜风流中，把风筒接头断开，利用改变风筒对合面的间隙大小，调节送入盲巷的风量，以达到有节制地排放巷道积聚瓦斯的目的。
排放瓦斯过程中，随着两个风筒接头由错开而逐渐对合，直至全部接合，送入盲巷的风量亦由小到大，直至局部通风机排出全部风量。
最后，经检查确认安全可靠时即可恢复送电送风。
1.2 利用风筒预留的三通调节法在风机出口与导风筒之间，接一段三通风筒短节。
掘进巷道正常通风时，把三通风筒的分支导风筒用绳子捆死，此时风机的全部风量都送入掘进工作面。
煤矿采空区密闭安全技术措施
煤矿采空区密闭安全技术措施煤矿采空区是指在煤矿进行采矿活动后留下的未经开采的煤层空间。
由于采煤活动的进行，导致地下煤层破坏，从而形成煤矿采空区。
煤矿采空区对采矿区域安全稳定性及生态环境保护都有很大的影响。
因此要采取一系列的密闭安全技术措施来保护煤矿采空区，下面就对煤矿采空区密闭安全技术措施进行详细介绍。
首先，煤矿采空区密闭安全技术措施的主要目的是防止采空区瓦斯自爆及火灾的发生。
为此，需要在煤矿采空区的出口和入口以及煤矿周围建立一套完善的煤矿采空区防护设施系统。
1.采空区出口和入口的密闭处理：对于采空区的出口和入口，需要进行密闭处理，以防止瓦斯的泄漏和火灾的蔓延。
密闭处理可采用混凝土加固、封闭墙体或防火门等措施，确保采空区与外界的隔离。
2.采空区周围防护设施的建立：在采空区周围需要建立防护墙、警戒线等设施，以限制人员进入，并确保采空区周围环境的安全。
3.设立监测系统：在煤矿采空区内安装各类监测设备，如瓦斯浓度监测仪、温湿度监测仪等，实时监测采空区的瓦斯浓度、温湿度等指标，一旦发现异常情况及时报警。
4.通风系统的建立：采空区应建立定向、有序的通风系统，以防止瓦斯积聚，减少瓦斯爆炸的风险。
通风系统应合理布置通风设备，保证采空区内的空气流通，减少瓦斯的积聚。
5.定期检查和维护：对煤矿采空区的密闭安全设施进行定期检查和维护，确保设施的完好性和有效性。
对设施进行修复和改进，以提高采空区的安全性。
6.建立应急预案：制定煤矿采空区的应急预案，明确应急措施和救援方案。
对可能发生的突发情况进行预判，并提前做好应对准备工作。
总之，煤矿采空区的密闭安全技术措施是保障采矿区域安全稳定性的重要手段。
通过采取密闭处理、建立防护设施、设立监测系统、建立通风系统、定期检查和维护以及制定应急预案等措施，可以有效防止采空区瓦斯自爆及火灾的发生，保护矿工的安全，同时也保护了环境。
对于煤矿企业来说，密闭安全技术措施的实施是其切实履行安全生产责任的必要举措。
采空区瓦斯涌出及防治技术研究现状及分析
采空区瓦斯涌出及防治技术研究现状及分析摘要：该文通过对瓦斯在采空区的分布和运移规律各种因素的分析，总结出其运移分布规律，对治理采空区瓦斯涌出有指导作用。
分析了目前常用的处理方法，及对各自优缺点作了阐述，为各矿提供参考依据。
关键词：瓦斯涌出运移规律分布特征防治技术随着煤矿开采深度的增加，综合机械化采煤开采强度大、推进速度快、生产集中，使采煤工作面瓦斯涌出表现出了强度高、数量大和极不均衡等特点,同时综采工作面由于采高较大,推进速度较快、走向长度较长，因此，往往形成较大的采空区。
在顶板周期来压时,常造成工作面及其回风流瓦斯涌出。
1 采空区瓦斯的来源及运移规律1.1 邻近层瓦斯涌入的运移规律煤层开采易导致上覆岩层的移动与破断，从而邻近层瓦斯大量涌入开采层采空区。
这些涌入的高浓度瓦斯由于受到压力扩散、浓度扩散和风流扰动的作用，会重新分布，直至实现采空区内的动态平衡。
在开采厚煤层的分层开采和多层开采煤层过程中，上煤层或上分层的瓦斯将沿采动裂隙涌入采空区，另外由于煤层的开采下邻近煤层覆盖压力得以解除，煤岩体膨胀变形，大大加强了煤层的透气性，所以下邻近煤层及围岩中的瓦斯沿着膨胀裂隙涌入回采工作面采空区。
邻近层瓦斯涌出具有“跳跃性”，因此其涌出也存在一定的特殊规律。
这些涌入的瓦斯在采空区内也会重新分布，直至实现动态平衡。
由于浮升例的作用，上邻近层瓦斯在采空区上部区域滞留；下邻近层涌入的瓦斯亦如此，瓦斯在整个采空区内都符合以上分布特点。
因此就垂直方向而言，近底板附近的瓦斯浓度低于近顶板附近的瓦斯浓度。
另外，涌入点的分布和涌入量的大小存在差异，因此瓦斯浓度在瓦斯涌入点附近，瓦斯浓度和梯度都明显加大。
1.2 本煤层瓦斯运移规律随着工作面的推进，采落的遗煤在采空区深部解吸出瓦斯，由于距工作面距离远，风速低、风流紊动作用小等原因，涌出瓦斯很容易大量积聚。
其滞留在采空区内，呈现不断上升趋势。
在浮升力作用下，瓦斯形成浮羽流，采空区顶部瓦斯积聚，在这其中可能有微团被扰动，但其由于浮升力其又回到顶部边界。
采空区瓦斯抽放技术
回风煤门 入风煤门
中间顶煤瓦斯道
顶煤瓦斯道 2
回风顺槽
4
-780皮带巷 2
-730流水巷
78001－I巷道 2 布置与瓦斯抽 放系统示意图
-680m流水巷
1--φ219mm瓦斯管 2--φ325mm瓦斯管 3--φ126mm瓦斯管 4--φ159mm瓦斯管
采边抽方法
采空区 积聚瓦斯 抽放方法
工作面上隅角 瓦斯抽放方法
钻孔抽放方式 巷道抽放方式
埋、插管抽放方式
钻孔抽放方式 密闭插管抽放方式
密闭抽放
地面钻孔抽放
我国煤矿采空区抽放瓦斯技术
2、顶板走向钻孔抽放瓦斯
回风巷
抽放钻场 抽放管路 抽放钻孔
工 作 面
进风巷
在工作面回风巷每隔 70～100m布置一个钻 场，钻场在回风巷下 帮开口，以17°倾角 向上施工，掘进4m后 变平，再施工钻场； 每个钻场布置3～8个 钻孔，钻孔直径91mm， 长度120～150m；钻孔 终孔点控制在回风巷 下帮向下3～23m范围 内，终孔距煤层法距 18m左右。瓦斯抽放量 为7.0～12.0m3/min， 平均10.5 m3/min。
21 1.6 80 4 90 105 3~4 <6 14~ 0~20 1.5~ 15~
25
2.5 35
5~8 2.5 75 3~4 108~ 140 3~4 <6 28~ 34~ 15~24 30~ 20~
127
40
47
50 26.6
我国煤矿采空区抽放瓦斯技术
2、顶板走向钻孔抽放瓦斯
淮南潘一矿11#煤层采面采空区顶板钻孔抽放卸压瓦斯示意图
针对采空区中瓦斯埋管抽采技术应用与分析
针对采空区中瓦斯埋管抽采技术应用与分析采空区瓦斯埋管抽采技术是指在煤矿采空区埋管中存在较高浓度瓦斯时，利用采空区的自然抽采力和其他辅助手段，将瓦斯从埋管中抽采出来，以达到瓦斯抽采和治理的目的。
这种技术是一种有效的瓦斯抽排手段，既能够减少瓦斯的积聚，防止瓦斯爆炸事故的发生，又节约了能源资源。
采空区中瓦斯埋管抽采技术主要应用于采空区埋管较长、存在较高浓度瓦斯的矿井，目前在煤矿安全生产中得到了广泛的应用。
其主要原理是利用采空区埋管中的煤层剩余气体压力和采动工作面开采活动产生的局部负压效应，将瓦斯从埋管中抽采到地面，通过抽采设备进行净化后达到排放标准。
采空区中瓦斯埋管抽采技术的优点主要有以下几个方面：采空区中瓦斯埋管抽采技术可以实现自动化操作，减少人工干预，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。
该技术可以将瓦斯直接从埋管中抽采到地面，实现了瓦斯从源头到目的地的直接流动，避免了二次污染，减少了瓦斯对环境的影响。
采空区中瓦斯埋管抽采技术能够减少采空区瓦斯积聚导致的矿井瓦斯爆炸事故的风险，提高了矿井的安全性。
该技术能够对抽采出的瓦斯进行净化处理，使其达到排放标准，减少了瓦斯排放对大气环境的污染。
采空区中瓦斯埋管抽采技术也存在一些不足之处：不同矿井的埋管结构、瓦斯浓度和压力等参数存在差异，需要根据实际情况进行定制化设计，增加了运维成本。
抽采出的瓦斯需要进行净化处理，费用较高，需要较大的投入。
该技术只适用于瓦斯浓度较高的采空区埋管，对于瓦斯浓度较低的采空区埋管效果较差。
该技术需要借助辅助设备进行运行，一旦运行故障，可能会导致瓦斯无法正常抽采，增加了矿井安全事故的风险。
采空区中瓦斯埋管抽采技术是一种有效的瓦斯抽排手段，能够减少采空区瓦斯积聚，防止瓦斯爆炸事故的发生，但在实际应用过程中还需要进一步完善和改进。
矿井采空区抽放瓦斯安全技术措施
矿井采空区抽放瓦斯安全技术措施为了保证矿工的安全生产和生命安全，矿井开采过程中必须采取一系列的工程技术措施来防止瓦斯爆炸事故的发生。
矿井采空区抽放瓦斯也是其中重要的措施之一。
本文将介绍什么是矿井采空区抽放瓦斯，以及抽放瓦斯的安全技术措施。
矿井采空区抽放瓦斯矿井采空区抽放瓦斯，又称采矿抽放或采空区抽放，是指在矿井开采过程中，对采空区域内积聚的瓦斯进行抽放和利用的技术方法，以保障矿工的生命财产安全和环境保护。
这是一种重要的瓦斯治理措施，经济效益和环境效益都十分显著。
矿井采空区抽放瓦斯的原理是利用地质条件和通风条件，通过钻孔或掏挖而成的多个瓦斯抽放孔，从采空区收集瓦斯，送往分布在井口的瓦斯吸收井或瓦斯爆炸防治系统，进一步利用或消除。
矿井采空区抽放瓦斯主要有三个目的：一是为了防止瓦斯爆炸事故的发生，提高矿井的安全系数；二是为了保护环境，减少瓦斯排放造成的环境污染；三是为了提高经济效益，将采集的瓦斯利用在冶炼、发电、化工等方面。
抽放瓦斯的安全技术措施矿井通风系统通风系统是矿井采空区抽放瓦斯的重要保障。
在通风系统设计中，需要根据采矿区域内地质条件、气体组成、瓦斯含量、瓦斯浓度分布等情况，科学合理配置通风系统，保证矿井压力平衡、空气流通和瓦斯排出畅通，从而达到安全生产和保护矿工健康的目的。
安全措施为保障矿工和矿场的安全，必须采取一系列的安全措施，包括安全管理制度、安全检查机制、安全教育培训、安全防护设施等。
在抽放过程中，需要对瓦斯浓度进行实时监测，确保瓦斯浓度不超过规定范围，及时采取相应的措施避免事故的发生。
吸收井或爆炸防治系统吸收井和爆炸防治系统是抽放瓦斯的重要环节。
吸收井是指将瓦斯集中引入井下吸收井中，通过人工或自然气运作，将瓦斯吸收储存或运送至地上的瓦斯站点。
爆炸防治系统是采用一定的技术手段对矿井抽放的瓦斯进行处理，例如瓦斯定向引爆、防爆板等措施。
抽放管道抽放管道是瓦斯从采空区到吸收井或瓦斯站点中的重要连接，必须选择合适的管道材料和容量，并做好防渗漏措施。
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采空区密闭墙前瓦斯积聚抽放处理技术研究摘要：该文介绍了某矿采空区瓦斯涌出造成密闭墙前瓦斯大，在采取瓦斯抽放后，瓦斯得到了有效控制，可为相似矿井提供参考。
关键词：采空区；抽放；密闭墙；瓦斯积聚
abstract: this paper introduces the goaf gas emission due cause before big gas airtight wall, adopting gas drainage, gas effectively controlled, can provide a reference for the similar to mine.
keywords: goaf; drainage; airtight wall; gas accumulation 中图分类号：tq517.5文献标识码：a 文章编号：
1 概述
某矿是一座设计年产90万吨的矿井，近年来随着矿井不断地向深部延伸，瓦斯涌出量也成倍增长。
矿井浅部靠近回风井区域已多为采空区，由于巷道开口多为沿煤层底板掘进，当回采工作面回采到停采线之后，由于回采动压影响，巷口顶部煤体被破坏，顶板破碎产生裂隙，如在此建密闭墙，即使工程质量提高，但采空区漏风仍然会从顶板破碎煤体中漏出。
由于矿井负压的增大，在矿井风量上升的同时，也造成采空区瓦斯逐渐运移到采煤工作面回风侧的密闭墙处，易造成密闭墙前瓦斯积聚。
2 治理方式
2.1 导风筒稀释
使用导风筒引导风流来稀释密闭墙前瓦斯可以说是最直接、最
节约的一种方式，但因巷道布局及风量分配等原因，其使用受到限制，如3218、3218付巷道（见图1）的密闭瓦斯积聚处理问题。
这种方法虽然解决了密闭墙前的瓦斯问题，但采空区漏风所带出的高浓度瓦斯并未减少，矿井风排瓦斯量有增无减。
2.2加厚密闭墙
原有永久密闭墙采用砖、料石结构，墙厚1米。
为处理墙前瓦斯大这一问题，曾先后在3208、3212、3212付巷等地点采用加厚密闭墙来解决瓦斯问题（在夹层间捣黄土或用水泥浇筑），但由于施工密闭墙施工顶部时，封顶比较困难，造成密闭墙顶部仍然处于松散状态，漏风问题并未真正解决。
采用加厚密闭处理瓦斯积聚，效果并不明显。
如果将密闭墙紧靠巷口建筑，虽解决了墙前瓦斯积聚问题，但会造成密闭墙下风侧有2—3米的瓦斯带，安全隐患并未消除。
2.3快速密闭材料封闭
快速密闭主要应用于煤矿井下巷道的密闭和永久闭墙的堵漏。
其产品由类似聚胺脂的a、b两组成份组成，分别置于两个压力容器中。
当喷枪工作时，两种组分在各自容器内的压力推动下，按比例混合反应后喷出，短时间内形成硬质泡沫固化物，当其附着于物体表面时，起到密闭作用。
但由于价格昂贵且使用条件限制较多（必须在无淋水的地点、密闭墙与巷道结合处必须清理干净等），且操作过程中a、b罐调节压力不宜掌握，仍会造成密闭不严。
3.4 抽放方法
3219巷开口施工时，因3218正巷、付巷墙前瓦斯积聚量大，严重威胁着3219巷安全施工，3219巷开口处瓦斯最高达时达2%。
为解决这一难题，我们决定采用抽放方法。
（见图2）
抽放前后效果对比如下表：
从上表可以看出，密闭墙处的瓦斯浓度显著降低，同时现场3219施工处的瓦斯浓度也明显降低，保证了3219工作面安全施工。
3 建议与结论
1、在今后设计中，盘区运输巷应尽可能沿煤层顶板布置，回采巷道在沿煤层顶板开口后，再转入底板掘进，确保回采之后，密闭墙处的顶板仍不被破坏。
2、对于采空区密闭，要继续加强研究，努力提高密闭墙施工质量。
3、使用抽放方法处理密闭墙前瓦斯，对于单系统抽放矿井，采空区抽放管路并网后，势必会降低本煤层抽放钻孔负压和矿井抽采浓度。
对于采空区抽放还需进一步深入研究，调整好两者之间的关系。
建议有条件的矿井增设一套专用抽放系统，选用低负压、高流量抽放设备，对采空区进行抽放。
4、建议利用现有抽放系统，在采空区密闭墙处安设抽放管路，对采空区进行抽放，以降低采空区漏风带入总回的瓦斯涌出量，降低风排瓦斯压力，提高风量利用率。
参考文献
[1]林柏泉,张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术[m].徐州：中国矿业大学出版社, 2007
[2]于不凡,煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[m].北京：煤炭工业出版社, 2005
[3]孙和应,常松岭.矿井瓦斯防治技术[m].徐州：中国矿业大学出版社, 2009
作者简介：刘光亚男大学文化淮南矿业集团李嘴孜煤矿工作注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。