廖清發(fā)

（淮河能源集團(tuán)煤炭開采國家工程技術(shù)研究院，安徽 淮南 232001）

采空區(qū)瓦斯涌出是造成工作面風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸蓿绊懝ぷ髅姘踩a(chǎn)的主要因素之一［1］，尤其是在高瓦斯和突出煤層的綜采工作面，采空區(qū)往往積聚大量瓦斯,其瓦斯涌出量占采煤工作面瓦斯涌出量的比例大(一些工作面高達(dá)40%～60%)［2］。采空區(qū)漏風(fēng)也是煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患之一。由于漏風(fēng)可造成采空區(qū)煤炭自燃、引起有害氣體侵入作業(yè)場所、造成礦井有效風(fēng)量不足等重大隱患［3］。通過分析采空區(qū)與工作面的風(fēng)流能量的關(guān)系，了解鄰近采空區(qū)與工作面的風(fēng)壓差與風(fēng)流狀態(tài)，可以針對(duì)性的對(duì)鄰近采空區(qū)的風(fēng)壓進(jìn)行控制，降低其壓差，從而降低綜采工作面的瓦斯隱患威脅，防止回風(fēng)巷及回風(fēng)隅角瓦斯超限［4-5］，保障工作面安全生產(chǎn)。

1 工作面概況

207工作面回風(fēng)巷長4739 m，膠帶巷長4547 m，工作面傾向長279 m，留保護(hù)煤柱150 m，可采走向長4366 m。207膠帶巷為工作面主運(yùn)輸巷，西南側(cè)為實(shí)體煤，靠工作面內(nèi)側(cè)布置帶式輸送機(jī)，207輔運(yùn)巷為工作面輔助運(yùn)輸巷，位于207膠帶巷東北側(cè)，207輔運(yùn)巷東北側(cè)為209工作面（尚未開采）；207工作面膠帶巷與輔運(yùn)巷間留35 m煤柱，平均每500 m施工一個(gè)聯(lián)絡(luò)巷；原205輔運(yùn)巷作為207工作面回風(fēng)巷，沿205采空區(qū)布置，中間留設(shè)35 m隔離煤柱。

圖1 工作面位置

2 工作面風(fēng)壓測定與分析

2.1 測點(diǎn)布置

依據(jù)207綜采工作面回采期間的通風(fēng)系統(tǒng)，確定風(fēng)壓測點(diǎn)布置［6］：

①工作面進(jìn)風(fēng)隅角→②9封閉墻→③8封閉墻→④7封閉墻→⑤6封閉墻→⑥5封閉墻→⑦4封閉墻→⑧3封閉墻→⑨2封閉墻→⑩回風(fēng)順槽與采區(qū)回風(fēng)巷交口。

2.2 大氣參數(shù)測定

采用BJ1型精密氣壓計(jì)與風(fēng)扇干濕球溫度計(jì)，對(duì)絕對(duì)大氣壓、干度、濕度等相關(guān)大氣參數(shù)進(jìn)行測定，并由（1）式計(jì)算測點(diǎn)間平均空氣密度，大氣參數(shù)見表1。

式中：ρ為空氣密度，kg/m3；P0為大氣壓力，kPa；t為空氣溫度，℃；φ為空氣相對(duì)濕度；Psat為飽和水蒸汽壓，kPa。

表1 大氣參數(shù)測定記錄

2.3 巷道斷面積、風(fēng)量測定

采用高、中、低速風(fēng)表與皮尺、標(biāo)桿，對(duì)測點(diǎn)途徑的巷道斷面積、風(fēng)量進(jìn)行測定，風(fēng)量、風(fēng)速與斷面積關(guān)系見式（2），測定結(jié)果見表2。

式中：Q為測點(diǎn)風(fēng)量，m3/s；S為測點(diǎn)巷道斷面積，m2；V為測點(diǎn)斷面的平均風(fēng)速，m/s。

2.4 風(fēng)壓測定

沿風(fēng)流方向1、2兩測點(diǎn)間通風(fēng)阻力（風(fēng)壓），可用式（3）計(jì)算：

式中：Pb1、Pb2為分別為測定儀器在1、2測點(diǎn)的讀數(shù)，Pa；Pa1、Pa2為測定儀器在1、2測點(diǎn)測定時(shí)基點(diǎn)儀器相應(yīng)的讀數(shù)，Pa；ρ1、ρ2為分別為1、2兩測點(diǎn)的空氣密度，kg/m3；V1、V2為分別為1、2兩測點(diǎn)的風(fēng)速，m/s；g為重力加速度，m/s2；z12為1、2測點(diǎn)間的標(biāo)高差，m；ρm12為1、2兩測點(diǎn)間的空氣平均密度，kg/m3。

本次風(fēng)壓測定以測點(diǎn)1為基準(zhǔn)點(diǎn)，設(shè)置為0，其他測點(diǎn)記錄為與該點(diǎn)的相對(duì)位壓，即兩點(diǎn)間的位壓差。為負(fù)值是因?yàn)轱L(fēng)流的方向是由高風(fēng)壓處流向低風(fēng)壓處。測定結(jié)果見表2。

2.5 封閉墻壓差測定

對(duì)測定路線的密閉墻壓差進(jìn)行了測定，測定結(jié)果見表2。

表2 巷道風(fēng)量、相對(duì)位能及密閉墻、風(fēng)門壓差記錄

3 風(fēng)壓測定分析

各測點(diǎn)測定數(shù)據(jù)表明，207綜采工作面的鄰近采空區(qū)具有較高的風(fēng)壓，分析此采空區(qū)可能具有漏風(fēng)點(diǎn)。由于207綜采工作面各密閉墻內(nèi)外壓差普遍為內(nèi)大外小，壓差均在150 Pa以上，壓差很大，因而鄰近205采空區(qū)將向207工作面和回風(fēng)巷呈現(xiàn)“出氣”狀態(tài)。風(fēng)流從采空區(qū)流入回風(fēng)巷。207工作面回風(fēng)巷與采空區(qū)間預(yù)留35 m煤柱，煤柱漏風(fēng)可能性小，分析漏風(fēng)點(diǎn)主要為采空區(qū)與工作面之間的煤柱密閉墻。

4 采空區(qū)瓦斯?jié)B漏分析及采取的措施

通過207工作面壓能測定可以發(fā)現(xiàn)，鄰近205工作面老空區(qū)內(nèi)外壓差較大，最大值達(dá)到了350 Pa，甚至高于工作面進(jìn)出口壓差，說明鄰近205工作面老空區(qū)具備和采區(qū)主要巷道連通的通道。老空區(qū)中不斷有新風(fēng)供入，同時(shí)通過與207工作面采空區(qū)以及各密閉墻溝通，由于采空區(qū)內(nèi)通常含有高濃度的瓦斯氣體，瓦斯將向207工作面回風(fēng)涌入，使得207工作面的回風(fēng)隅角和回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛仍龈撸瑤硗咚巩惓Ｓ砍龊屯咚钩揠[患。因而，一方面需要加強(qiáng)207綜采工作面回采過程中的瓦斯隱患治理；另一方面，需要對(duì)鄰近采空區(qū)的漏風(fēng)進(jìn)行控制，建議嚴(yán)格密閉墻掛牌管理，每班定期巡查各密閉墻密封情況，發(fā)現(xiàn)漏氣立即采取堵漏措施，防止采空區(qū)瓦斯由密閉墻向工作面回風(fēng)巷滲漏。當(dāng)采空區(qū)壓差大于工作面回風(fēng)巷壓差時(shí)，對(duì)封閉墻內(nèi)氣體進(jìn)行連管抽采（密閉墻預(yù)留有抽采管道），降低其壓差，防止采空區(qū)瓦斯由密閉墻向工作面回風(fēng)巷滲漏，從而降低對(duì)207綜采工作面的瓦斯隱患威脅，保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定。