矿井瓦斯涌出量决定因素

矿井瓦斯涌出量决定因素矿井瓦斯涌出量决定因素 矿井瓦斯涌出量是指矿井生产过程中以普通涌出方式实际 涌入采掘工作空间的瓦斯数量 研究影响矿井瓦斯涌出量的因 素是为给矿井设计和瓦斯管理提供重要的依据 也是保证矿井 安全生产的需要 1 地质因素地质因素 1 1 煤层和邻近煤 岩层的瓦斯含量 开采煤层的瓦斯含量高 其瓦斯涌出量也必然大 开采煤 层本身的瓦斯含量并不高 但在开采煤层的上部或下部赋存有 瓦斯含量大的煤层 通常称之为邻近层 或岩层 由于受开采的影 响 这些邻近煤 岩 层中的瓦斯就要大量流入开采煤层的采空区 和生产空间 从而增加了矿井的瓦斯涌出量 这些是矿井瓦斯 涌出量的决定因素 此外 邻近层的厚度 层数以及与开采层 的间距等也都明显地影响到矿井瓦斯涌出量 1 2 煤层和围岩的瓦斯渗透性 煤层与围岩的渗透性对于矿井瓦斯涌出量的大小具有十分 重要的影响 渗透性强的煤层 瓦斯易于在其中流动 流速快 瓦斯涌出强度大 矿井瓦斯涌出量就大 围岩的瓦斯渗透性强 有利于邻近 层的瓦斯向开采层的开采空间放散 矿井的瓦斯涌出量也 随之增大 影响煤层和岩层渗透性的因素除与原生孔隙度 孔隙大小 后期遭受构造破坏的程度及构造裂隙的性质有关外 还与在受 采动后煤层和围岩所产生的采动裂隙的发育程度以及采动裂隙 发育的范围有关 采动裂隙的发育程度及发育范围又与顶底板 岩石的机械物理性质 松散比 工作面长度 开采范围 作业 方式等因素有关 2 开采因素开采因素 2 1 开采规模 开采规模泛指开采深度 开拓和开采范围 矿井产量以及 工作面个数 长度 推进速度等 在一定深度范围内煤层瓦斯 含量随埋藏深度的增加而增大 在我国目前开采技术条件下 开采深度越深瓦斯涌出量也就越大 在相似的瓦斯地质条件下 开拓与开采范围大 产量高的矿井 水平和采区其绝对瓦斯涌 出量相对说比较大 当开拓与开采达到一定范围 产量达到一 定水平之后 矿井相对瓦斯涌出量达到一定数量后变化不大 在生产工艺和瓦斯地质条件基本相似的条件下 随着产量 的增减矿井绝对瓦斯涌出量有明显的增减 而相对瓦斯涌出量 的变化则不明显 通过实测分析认为 当矿井开采具有一定规模后 如果矿 井涌出的瓦斯主要来源于采落的煤块时 随着产量的变化 对 绝对瓦斯涌出的影响较为显著 如果瓦斯主要来源于采空区和煤 壁 随产量的变化对相对瓦斯涌出量的影响较为显著 2 2 开采顺序 近距离多煤层或厚煤层分层开采时 首采煤层 或首分层 瓦斯涌出量较高 除因本身的瓦斯涌出量外 邻近层或其他分 层的瓦斯 也会通过各种途径涌入首采层的采空区和开采空间 中来 2 3 开采方法 顶板管理采用全部垮落法 由于顶板的垮落和松动范围较 大 其瓦斯涌出量就比较大 而采用充填或部分充填法 其瓦斯 涌出量相对比较小 采区煤柱多 工作面采空区丢煤多 回采 率低的采煤方法 如落垛采煤法 的采区 瓦斯涌出量比较大 回 采工作面初次来压 周期来压时 以及产生冲击地压时 瓦斯 涌出量都会大大增加 据统计资料表明 周期来压比正常生产 时 其瓦斯涌出量增加 60 左右 2 4 生产工艺过程 在同一采掘工作面中 由于不同的生产工艺过程 瓦斯涌 出量差异很大 一般在落煤时瓦斯涌出量为最高 据实测资料 表明 在采掘工作面不同生产工艺过程中瓦斯涌出情况如表 2 1 表 2 2 表 2 3 所示 2 5 通风压力和风量 通风压力的增减 必然影响到瓦斯涌出平衡压力的变化 即影响到矿井瓦斯涌出量的变化 抽出式通风的矿井 瓦斯涌 出量随着矿井通风压力 负压 的提高而增大 压入式通风的矿井 瓦斯涌出量随着矿井通风压力 正压 的降低而增加 如果瓦斯主要来自开采煤层 如单一煤层 则风量变化时 绝对瓦斯涌出量变化不大 风流中的瓦斯浓度将因风量的增加 而减少 反之增加 多煤层回采的采区内 采空区可能积存大 量高浓度的瓦斯 风量变化将使原有的采空区瓦斯排出状况改 变 以抽出式通风矿井为例 风量增加时 起初由于负压和采 空区漏风量的加大 一定数量的瓦斯从采空区涌出 绝对瓦斯 涌出量增加 回风流中瓦斯浓度也急剧上升 上升到一定高度 便开始下降 但超过原有浓度要维持一段时间 经过一定时间 绝对瓦斯涌出量才恢复接近原有浓度 而回风流中的瓦斯浓度 比原有浓度要低 风量减小时 情况相反 可见风量变化 能 引起短时间内瓦斯涌出量的变化 这一时间的长短决定于采空 区漏风中瓦斯浓度和瓦斯涌出量强度 涌出强度越小延续时间 越长 进行采区风量调节时 必须注意回风流中的瓦斯浓度 2 6 采空区管理 采空区是矿井瓦斯的一个重要来源 采空区内积存着大量 的高浓度 60 70 瓦斯 如果采空区密闭的质量不好 或其进 回风巷两侧通风压差较大 就会造成采空区大量漏风 而把更 多的瓦斯带出来 从而导致矿井瓦斯涌出量增大 3 自然因素自然因素 3 1 大气压 大气压的变化是影响矿井瓦斯涌出量的一个重要因素 据 美国有关资料统计 有 50 以上的瓦斯事故是发生在大气压急 剧变化的时候 在我国不完全统计也有 40 一 50 的瓦斯事故 是发生在大气压急剧变化的时候 阴雨天 空气中水蒸气含量 增加 使大气压变低 以抽出式通风而言 造成矿井瓦斯涌出 速度加快 涌出量增大 从而容易造成瓦斯积存 引发瓦斯爆 炸事故 原因分析 以大气压力 po 井巷中任意一点的绝对压力 为 p1 其通风阻力用 hw 表示 即 po p1 hw 当大气压下降 时 其值为 x 这时大气压为 po x 矿井通风机工作状况不 变 矿井的通风压力也不变 那么 这时 p 的绝对压力 po x hw p1 x 显而易见 现在 p1 点的压力比原来小了 x 致使阻碍瓦斯向外涌出的能力下降 从而导致瓦斯向外涌出速 度加快 涌出量增大 因此 在大气压发生变化的时候 我们 必须密切注视瓦斯涌出量的变化 采取积极的措施 以防止瓦 斯积存造成瓦斯事故 3 2 地震 地震是一个增大瓦斯涌出量的因素 据前苏联谢布尼诺煤 矿在地震期间对瓦斯涌出量的观测 是正常时瓦斯涌出量的 3 5 5 倍 最高时达到了 10 15 倍 地震可以产生较大的地质构造变化 它破坏了原有瓦斯涌 出的平衡 1 破坏了采区与风流相隔离的密闭 2 增加了煤 岩 层中的裂隙 其结果是增大了从顶底板及邻近层向采空区涌出 瓦斯的强度 增大了从破坏的密闭涌向风流的瓦斯 经过新形成的 裂隙增大了围岩和煤层流向生产区域的瓦斯 地震还是诱发煤与瓦