【正文】 上隅角的漏風(fēng)流線大多是流經(jīng)采空區(qū)深部的流線，攜帶瓦斯量大，最終在上隅角形成瓦斯聚積，所以，抽放的對(duì)象應(yīng)是上隅角瓦斯聚積點(diǎn)的風(fēng)流?？浊f礦為低瓦斯礦井，7431工作面采用“綜采放頂煤”開采工藝，由于煤層生產(chǎn)能力提高，開采強(qiáng)度加大和頂板管理方法的改變，使得在生產(chǎn)過程中瓦斯涌出量進(jìn)一步增大，瓦斯超限積聚的現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。針對(duì)這一情況，孔莊礦在7431工作面試驗(yàn)了采用移動(dòng)泵抽放采空區(qū)瓦斯，用以解決上隅角瓦斯超限，取得了不錯(cuò)的效果。2006年7月，在7431工作面進(jìn)行了4次采空區(qū)瓦斯抽放試驗(yàn)，我們對(duì)采空區(qū)抽放前與抽放后的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，具體參數(shù)見表39。根據(jù)表39做出抽采前后工作面、上隅角及回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛茸兓€圖，見圖320至圖322。表39 7431工作面瓦斯抽放前后對(duì)比分析表時(shí)間抽放前濃度/%抽放后濃度/%工作面上隅角回風(fēng)抽放出口工作面上隅角回風(fēng)抽放出口圖320　上隅角瓦斯?jié)舛瘸榉徘昂笞兓瘓D圖321　工作面瓦斯?jié)舛瘸榉徘昂笞兓瘓D圖322　回風(fēng)瓦斯?jié)舛瘸榉徘昂笞兓瘓D從圖標(biāo)中可以看出，隨著開采向深部水平延伸，工作面瓦斯涌出量逐漸增大，特別在上隅角瓦斯容易積聚，出現(xiàn)瓦斯超限。7431工作面抽放前，％，經(jīng)過抽放以后，%左右，工作面、回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛纫簿霈F(xiàn)下降，通過采空區(qū)埋管抽采試驗(yàn)，說明了在深部綜放工作面采用瓦斯抽放的有效性與必要性，能夠起到防治和消除上隅角瓦斯超限的問題，成為孔莊礦深部開采局部高瓦斯區(qū)域以及瓦斯涌出異常地域的的瓦斯治理有效的應(yīng)急手段。 綜采放頂煤工作面瓦斯涌出規(guī)律及其防治對(duì)策 綜采放頂煤工作面瓦斯涌出規(guī)律測定分析7431綜采輕放開采的特點(diǎn)是一次采全厚、高產(chǎn)高效，但回采率偏低。結(jié)合這些特點(diǎn)，其瓦斯涌出有如下特點(diǎn)： 絕對(duì)瓦斯涌出量成倍增加在工作面推進(jìn)速度相同的條件下，7431綜采輕放面的產(chǎn)量較普通機(jī)采面大2～3倍；因此，在開采瓦斯含量相同的煤層時(shí)，綜采輕放面的絕對(duì)瓦斯涌出量會(huì)成倍增加。 局部瓦斯積聚加劇輕放工作面采用“U”型通風(fēng)，從進(jìn)風(fēng)至回風(fēng)巷沿工作面傾斜方向瓦斯?jié)舛戎饾u遞增，在工作面進(jìn)風(fēng)測瓦斯?jié)舛容^低，上隅角靠近采空區(qū)一側(cè)風(fēng)流瓦斯?jié)舛容^高，為瓦斯易于積聚部位；工作面漏風(fēng)帶出大量采空區(qū)瓦斯是上隅角瓦斯積聚的補(bǔ)給源；在現(xiàn)有“U”型通風(fēng)條件下，工作面上隅角處存在長8～12m，，不均勻地延伸到回風(fēng)巷。上隅角瓦斯涌出占整個(gè)工作面瓦斯涌出量的40～55%。放煤口和液壓支架頂部的瓦斯局部積聚嚴(yán)重。原因是放煤口及支架上方煤體受割煤、移架、放煤等工藝過程中的壓力變化影響，使其遭到破壞，大量的吸附瓦斯轉(zhuǎn)變?yōu)榱麟x瓦斯，由于其比重輕，造成采空區(qū)大量的瓦斯積存。另外在與水平夾角60186。范圍的冒落帶內(nèi)，固頂板冒落、變形導(dǎo)致鄰區(qū)瓦斯涌出，使采空區(qū)積存的瓦斯增加并導(dǎo)致外溢。 不同采煤工序其瓦斯涌出量明顯不同割煤時(shí)瓦斯涌出量增加，瓦斯涌出變化較大；回柱時(shí)工作面瓦斯涌出量也有明顯增加，瓦斯涌出變化較緩慢，滯后于回柱工序，并在回柱后持續(xù)較長一段時(shí)間；放煤時(shí)工作面瓦斯很快上升，并在放煤后持續(xù)較長時(shí)間。窗口放煤與煤壁割煤同時(shí)作業(yè)時(shí)，瓦斯涌出最大。 采空區(qū)瓦斯涌出量增大綜采輕放開采時(shí)，由于放煤工藝難以控制，回收率普遍低于普通綜采。調(diào)查表明，綜采輕放面的回收率只有55～80%。采空區(qū)大量丟失的煤將使采空區(qū)瓦斯涌出量顯著增大。 綜采放頂煤工作面瓦斯涌出防治對(duì)策綜采輕放面瓦斯防治應(yīng)根據(jù)工作面瓦斯涌出量的大小和瓦斯來源構(gòu)成并結(jié)合采區(qū)巷道布置來采取相應(yīng)的措施。根據(jù)7431綜采輕放工作面瓦斯涌出的特點(diǎn)：煤壁和采落煤的瓦斯僅占30%以下；大部分來自采空區(qū)；瓦斯積聚區(qū)位于工作面上隅角、放煤口的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，應(yīng)采取綜合防治瓦斯措施。 高壓注水軟化措施在煤層中進(jìn)行高壓注水軟化，不但能軟化煤層降低粉塵，而且能把煤層節(jié)理裂隙中的部分瓦斯排出，減少煤層瓦斯含量。煤層注水是用來降低煤層沖擊傾向性的方法之一，因?yàn)樗梢越档兔后w的強(qiáng)度和彈性能指數(shù)，使得煤體的摩擦角變小，降低的煤體鉆屑量的20%，%～%，同時(shí)還可以降塵，改善工作面的工作條件。實(shí)踐證明：煤層注水后，工作面支承壓力帶寬度為8～15m，壓力峰值減小，應(yīng)力集中系數(shù)明顯降低，頂板下沉速度增加，煤體的硬度降低，塑性增加。圖323所示為煤體的風(fēng)干狀態(tài)與飽水狀態(tài)的莫爾破裂包絡(luò)線。σ圖323 煤體的風(fēng)干狀態(tài)與飽水狀態(tài)的莫爾破裂包絡(luò)線1—風(fēng)干狀態(tài) 2—飽水狀態(tài)大量的研究表明，煤系地層巖層的單向抗壓強(qiáng)度隨著其含水量的增加而降低，其關(guān)系可用下式表示（見圖324所示）：式中 w0為強(qiáng)度最大時(shí)的含水量，a,b,c為系數(shù)。其中的系數(shù)a,b,c及w0的值見表410所示。同樣，煤的強(qiáng)度與沖擊傾向指數(shù)WET也隨煤的濕度的增加而降低，見圖325。在所有的情況下煤的沖擊傾向指數(shù)與煤的濕度增量（含水率）的關(guān)系可用下式表示：表310 系數(shù)表巖石種類abcw0粗粒砂巖290≥4細(xì)中粒砂巖537≥7泥巖985≥15頁巖6100≥28圖324 單向抗壓強(qiáng)度與其含水量的關(guān)系 圖325 沖擊傾向指數(shù)與煤的濕度增量的關(guān)系式中 WET—注水后，煤層沖擊傾向性指數(shù)；WET0—自然狀態(tài)下煤層沖擊傾向性指數(shù)；ΔW—含水率。煤層不同，上式的系數(shù)也不同。同時(shí)含水率與注水時(shí)間并不成正比。另外，煤的濕度的增加可改變其切割指數(shù)，降低煤塵。對(duì)煤層長時(shí)壓力注水，煤的物理力學(xué)性質(zhì)要發(fā)生改變，其彈性模量、抗壓強(qiáng)度、沖擊傾向性降低，煤體變形增加，煤體承受的高應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，從而使得地應(yīng)力和瓦斯壓力梯度減小，單位體積煤體積聚的彈性能降低，彈性能釋放的速率也降低，這就大大減少了突然釋放彈性能的功率水平，從而降低了沖擊礦壓、瓦斯突出等事故；并且水進(jìn)入煤體孔隙后，一方面降低了瓦斯放散初速度，增加了瓦斯流動(dòng)的阻力，從而消弱了瓦斯在突出過程中的作用和瓦斯向巷道的滲透速度。另一方面，水在很大程度上阻斷了空氣中的氧和煤的接觸，減少了，從而防治了煤氧化學(xué)反應(yīng)，并且，大量的水進(jìn)入煤體，降低了煤體的溫度，大大加大了煤層自燃的潛伏期。 合理配風(fēng)7431綜采輕放面瓦斯大部分來自于本工作面的采空區(qū)。增加風(fēng)量或減少風(fēng)量可以改變瓦斯在采空區(qū)中的積聚條件，使得由漏風(fēng)風(fēng)流帶入工作面空間的瓦斯量發(fā)生變化，即相同條件下，工作面風(fēng)量增大時(shí)，采空區(qū)漏風(fēng)壓差增大，從采空區(qū)涌出的瓦斯量增加；相反，風(fēng)量減少時(shí)，從采空區(qū)涌出的瓦斯量反而減小。根據(jù)綜采輕放面的走向長度和傾斜長度大小，并結(jié)合實(shí)際，配風(fēng)900～1200m3/min，這樣配風(fēng)后，輕放工作面、上隅角及回風(fēng)流瓦斯均處于較理想的狀態(tài)，能夠確保安全生產(chǎn)。 利用均壓技術(shù)調(diào)節(jié)采空區(qū)瓦斯壓力1）降低綜放面回風(fēng)巷的阻力，減小采空區(qū)兩端壓差，由于采用綜放開采，回風(fēng)巷壓力大，巷道變形嚴(yán)重，造成回風(fēng)斷面較小，回風(fēng)巷阻力增大，從而導(dǎo)致采空區(qū)兩端壓差大，采空區(qū)內(nèi)高濃度瓦斯從上隅角附近涌出，造成采面上隅角瓦斯局部超限。為降低回風(fēng)巷的阻力，綜采面安排專門隊(duì)伍在上風(fēng)巷維護(hù)巷道，刷大巷道斷面，降低上風(fēng)巷的阻力。經(jīng)觀測，回風(fēng)巷阻力減小后，采空區(qū)涌入上隅角的瓦斯明顯降低。2）在回風(fēng)巷設(shè)調(diào)壓風(fēng)窗，減小采空區(qū)兩端壓差在回風(fēng)道設(shè)調(diào)壓風(fēng)窗，通過調(diào)節(jié)風(fēng)窗的風(fēng)量來調(diào)節(jié)采空區(qū)兩端的壓差，從而減小了采空區(qū)涌入到工作面上隅角的瓦斯量。再輔以掛風(fēng)障的方法，可降低采面上隅角的瓦斯超限程度。 提高回采率，減少采空區(qū)浮煤該方法是降低采空區(qū)瓦斯涌出量的重要措施。一是優(yōu)化放頂煤工藝參數(shù)，依靠科技進(jìn)步，加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)測，使放頂步距、采放比進(jìn)一步得到優(yōu)化；二是盡快解決計(jì)量問題，實(shí)現(xiàn)定量考核，提高操作技術(shù)水平。 從操作工藝上調(diào)節(jié)瓦斯涌出量1）控制放煤口放煤量，不使放煤量過大，有限制的控制瓦斯涌出量。2）割煤、放煤不要同時(shí)作業(yè)，以減少瓦斯疊加涌出。3）清理好后部溜子架子空間，減少阻力，增加斷面，確保風(fēng)流暢通。4）特殊地點(diǎn)（加上隅角），可用風(fēng)障或局扇進(jìn)行排除瓦斯。5）改進(jìn)端尾支護(hù)，杜絕渦流產(chǎn)生。目前放頂煤工作面兩端均使用一梁三柱式是引發(fā)渦流的潛在的因素。我們建議將端頭支架盡快地使用到工作面兩端，防止渦流的產(chǎn)生。 合理布置放頂煤工作面依據(jù)瓦斯的物理性質(zhì)。在條件適合時(shí)，盡量將工作面沿俯斜布置，使采空區(qū)瓦斯較少涌入工作面，以達(dá)到降低工作面瓦斯?jié)舛?，防止瓦斯超限的目的?嚴(yán)格管理制度，提高全員素質(zhì)嚴(yán)格瓦斯管理制度是治理瓦斯的根本保證。為此，我礦制定了《關(guān)于加強(qiáng)通風(fēng)瓦斯管理的暫行規(guī)定》及有關(guān)補(bǔ)充規(guī)定，《關(guān)于采煤工作面上隅角瓦斯管理的規(guī)定》，《關(guān)于高冒區(qū)瓦斯管理的規(guī)定》，貫徹到所有井下職工，認(rèn)真組織落實(shí)。 加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測采煤點(diǎn)懸掛二臺(tái)便攜式瓦斯報(bào)警儀，完善瓦斯自動(dòng)報(bào)警斷電裝置，加強(qiáng)瓦斯檢查，瓦檢員實(shí)行“四合一”、巡回圖表管理，實(shí)現(xiàn)瓦斯檢查正?；B續(xù)化。 7339工作面老空區(qū)瓦斯沖擊涌出的可能性及其防治對(duì)策 7339工作面老空區(qū)瓦斯沖擊涌出原因分析大屯孔莊煤礦7431工作面，采深在800m以下，煤層瓦斯含量高，由于該面的應(yīng)力集中程度大，煤體損傷嚴(yán)重，裂紋分布較多，因此煤體吸附的瓦斯會(huì)涌入巷道，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，該面的瓦斯已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低瓦斯的標(biāo)準(zhǔn)。7431工作面還具有開采深度大的特點(diǎn)，沖擊礦壓的危險(xiǎn)性相對(duì)比較高，7煤層的沖擊傾向性較高，7431工作面內(nèi)小斷層較多，而斷層附近的地震活動(dòng)強(qiáng)烈，沖擊礦壓的危險(xiǎn)性高。7431工作面上部為7339工作面采空區(qū)，當(dāng)工作面接近7339工作面采空區(qū)時(shí)，沖擊礦壓危險(xiǎn)性也較大。如果工作面的旁邊有上一區(qū)段的采空區(qū)，該采空區(qū)也使的沖擊礦壓的危險(xiǎn)性增加。此外， 7339工作面采空區(qū)殘留高濃度的瓦斯，雖然7431工作面之間存在18m的煤柱，但是一旦和7431工作面之間的護(hù)巷煤柱發(fā)生破壞時(shí)，該面的瓦斯會(huì)向7431工作面材料道滲透，從而造成該材料道瓦斯?jié)舛冗^高，最為嚴(yán)重的是當(dāng)7431工作面材料道發(fā)生沖擊礦壓時(shí)，護(hù)巷煤柱被擠入巷道，7339工作面的高濃度瓦斯就會(huì)高速向7431工作面材料道擴(kuò)散，從而造成瓦斯突出，此時(shí)，如果有一定溫度引火源，就會(huì)發(fā)生瓦斯爆炸。特別是7431工作面回采至開切眼40～50m時(shí)，由于老頂初次大面積來壓造成采空區(qū)瓦斯瞬時(shí)大量涌出更加的危險(xiǎn)，因此，7339工作面采空區(qū)瓦斯容易沖擊涌入7431工作面。 7339工作面老空區(qū)瓦斯沖擊涌出防治對(duì)策為了防治7339工作面采空區(qū)瓦斯沖擊涌入7431工作，需要采用往7339工作面采空區(qū)注漿措施。采空區(qū)注漿就是將水和不燃性固體材料按一定比例混合，配制成適當(dāng)濃度的漿液，然后利用注漿管道系統(tǒng)將其送往采空區(qū)。漿液灌注到采空區(qū)后，其中的固體物逐漸沉淀下來，水則滲透到煤體內(nèi)或從巷道中排出。往7339采空區(qū)注漿，一方面，由于漿液的滲透，破碎的煤體被加固粘結(jié)為一個(gè)整體，使煤層中的吸附瓦斯不至于迅速解吸為游離瓦斯，阻止壓縮的瓦斯?jié)撃茉诿后w破壞時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀龅膭?dòng)能，并且，改善煤體的力學(xué)特性和應(yīng)力分布，提高煤體穩(wěn)定性，從而起到防止煤與瓦斯突出的作用。另一方面，漿液當(dāng)中的沉淀物將破碎煤體包裹起來，堵塞煤體的裂隙，隔絕其與空氣的接觸，并且對(duì)已經(jīng)自熱的煤體有冷去散熱的作用，即注漿起到了煤層注水的作用。此外，采空區(qū)漿液固體物的沉淀，還可以形成一道間隔于7339采空區(qū)和7431材料道隔離墻，從而有效的防治了7339采空區(qū)瓦斯向7431材料道的滲透；還有，漿液的滲透雖然沒有水那么強(qiáng)，但是漿液的裂隙填充效果遠(yuǎn)好于水，這就進(jìn)一步防止了7339采空區(qū)瓦斯向7431材料道的滲透，即起到隔離墻的作用。為了緩解7431巷道周邊煤體的應(yīng)力狀態(tài)，因此可以采用注漿和注水相結(jié)合的方式，即在小煤柱的地方采用往7339采空區(qū)注漿，而在大煤柱的地方則采用往7339采空區(qū)注漿和7431護(hù)巷煤柱煤體注水。 深部開采過程中煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性及其防治對(duì)策 深部開采過程中煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性分析從自然條件水平來說，瓦斯含量的大小和地質(zhì)條件水平有很大的關(guān)系。和其他國家相比，我國煤礦開采的煤層大多屬于石灰?guī)r二疊紀(jì)的煤層，這個(gè)時(shí)期煤層的特點(diǎn)就是瓦斯含量大、煤層透氣性低，在開采前抽放瓦斯很不容易。但是在采掘中，瓦斯容易放散，導(dǎo)致引導(dǎo)至爆發(fā)瓦斯積聚；這種高瓦斯礦井的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層多，地應(yīng)力大，煤層受到搓揉損壞重大，更容易發(fā)生煤和瓦斯突涌現(xiàn)象。而且，我國的煤層多是地下開采，更增加了瓦斯整治整理的難度。海州立井、陳家山礦和大平礦都是高瓦斯礦井。隨著煤礦創(chuàng)造發(fā)展和進(jìn)步和開采工藝進(jìn)步，涌現(xiàn)了新的瓦斯安全技術(shù)疑問和問題。礦井開采向深部發(fā)展和進(jìn)步，一些礦井的開采濃度已超越1000m。隨著較深層次的增加，煤層瓦斯含量和礦井瓦斯涌出都將隨之增大，煤和瓦斯突出危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)性性增大，從而加大了整治整理的難度；高產(chǎn)高效礦井的集中創(chuàng)造和綜采放頂煤開采新工藝的推廣應(yīng)用，加大了礦井通風(fēng)和防火綜合整治整理的難度，增大了瓦斯災(zāi)難意外發(fā)生的幾率。部分原無突出危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)性的煤礦也開始涌現(xiàn)動(dòng)力現(xiàn)象，部分未劃分為突出礦井的煤礦也不得不按突出煤礦管理。我國煤和瓦斯突出危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)性礦井?dāng)?shù)目和突出強(qiáng)度、頻度將隨著開采較深層次的延深、開采強(qiáng)度的增大而逐漸增多。隨著我國煤礦向深部開采，災(zāi)害更加嚴(yán)重，治理技術(shù)越來越復(fù)雜，防治成本不斷增加。根據(jù)對(duì)國有煤礦的調(diào)查，我國煤礦越向深部開采，瓦斯的濃度越大，突出的次數(shù)和強(qiáng)度都在增加。中國的煤礦開采條件較差，開采深度深，瓦斯含量大，煤層透氣性低，煤層瓦斯采前不易抽放。據(jù)介紹，在美國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家，對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜的突出礦井往往停產(chǎn)關(guān)閉，但中國尚無可能做到這一點(diǎn)。深部開采帶來的支護(hù)、巷道維護(hù)、深部通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)葐栴}都需要解決。伴隨煤礦的深部開采、地溫、沖擊礦壓等災(zāi)害也相繼出現(xiàn)。 深部開采過程中煤與瓦斯突出防治對(duì)策 針對(duì)礦井深部開采地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷層多、