煤矿井下采动影响区瓦斯治理的有效措施

摘要：本文聚焦煤矿井下采动影响区瓦斯治理，深入分析该区域瓦斯涌出特点及危害。通过研究现有治理技术，提出优化通风系统、强化抽采措施、加强监测预警等有效措施，旨在降低采动影响区瓦斯浓度，保障煤矿安全生产，为煤矿瓦斯治理提供参考。

关键词：煤矿井下；采动影响区；瓦斯治理；有效措施

引言：煤矿井下采动影响区受开采活动影响，应力场和裂隙场发生变化，导致瓦斯涌出规律复杂，瓦斯治理难度增大。瓦斯积聚易引发爆炸等安全事故，严重威胁煤矿工作人员生命安全和煤矿企业经济效益。因此，研究煤矿井下采动影响区瓦斯治理的有效措施具有重要现实意义。

1.采动影响区瓦斯涌出特点与危害

采动影响区瓦斯涌出具有独特的特点并带来诸多严重危害。采动影响区瓦斯涌出量通常呈现出较大的波动性。在开采过程中，随着煤层的采动，煤体内部的应力状态发生改变。这会导致原本被封闭在煤体孔隙和裂隙中的瓦斯大量解吸并涌出。这种涌出量的波动与开采活动的强度、煤层的地质条件等因素密切相关。例如，在综采工作面快速推进时，采动对煤体的扰动加剧，瓦斯涌出量可能会在短时间内急剧增加。而且，瓦斯涌出在空间上也存在不均匀性。靠近煤层顶底板以及地质构造带附近，瓦斯更容易富集和涌出。这是因为这些区域的煤体结构相对破碎，瓦斯的运移通道更为发育。瓦斯涌出的危害是多方面的。从安全角度来看，高浓度的瓦斯涌出会使井下空气中的瓦斯含量超标。一旦瓦斯浓度达到爆炸极限（一般为5%-16%），遇到火源就会发生爆炸。这种爆炸威力巨大，能够摧毁井下的通风设施、巷道支护结构等，同时还会引发煤尘爆炸等二次灾害。

2.现有瓦斯治理技术分析

2.1通风治理技术

通风治理技术在煤矿井下瓦斯治理中占据着基础性的重要地位。通风系统的主要功能是将新鲜空气输送到井下各个工作区域，同时把含有瓦斯等有害气体的空气排出到地面。在采动影响区，合理的通风系统能够有效地稀释瓦斯浓度。矿井通风方式主要有中央式通风、对角式通风等。中央式通风系统结构相对简单，便于管理，但风流线路较长，通风阻力较大。对角式通风则风流分布较为均匀，通风阻力小，在瓦斯治理方面具有一定优势。

通风量的确定是通风治理技术的关键环节。它需要综合考虑采动影响区的瓦斯涌出量、开采规模、巷道长度等多种因素。如果通风量不足，瓦斯就难以被稀释到安全浓度以下；而通风量过大，又会造成能源的浪费以及通风设备的过度磨损。在实际应用中，为了提高通风效果，还会采用一些辅助通风措施，如局部通风机的使用。局部通风机可以为独头巷道等通风不畅的区域提供额外的风流，确保这些区域的瓦斯浓度处于安全范围。

2.2瓦斯抽采技术

瓦斯抽采技术是解决采动影响区瓦斯问题的重要手段。瓦斯抽采的原理基于瓦斯在煤体中的赋存状态和运移规律。煤体中的瓦斯以吸附态和游离态存在，在采动影响下，瓦斯的赋存平衡被打破，这为瓦斯抽采提供了有利条件。瓦斯抽采技术主要包括本煤层抽采、邻近层抽采和采空区抽采等。

本煤层抽采是针对开采煤层本身进行的瓦斯抽采。在煤层未开采之前，可以通过布置预抽钻孔，利用煤层中的天然裂隙和人工制造的裂隙，使瓦斯在压力差的作用下流入抽采管道。这种抽采方式能够提前降低煤层中的瓦斯含量，减少开采过程中的瓦斯涌出量。预抽时间、钻孔间距和抽采负压等因素对本煤层抽采效果有着重要影响。例如，适当延长预抽时间可以提高瓦斯的抽出率，但过长的预抽时间会影响煤矿的正常开采进度。

邻近层抽采主要应用于开采煤层上方或下方存在瓦斯富集层的情况。当开采煤层时，邻近层的瓦斯会在采动影响下向开采层运移。通过在开采层与邻近层之间布置抽采钻孔或巷道，可以将邻近层的瓦斯抽出。采空区抽采则是针对采空区瓦斯涌出量大的问题。采空区由于遗留了大量的煤炭碎块，这些碎块会持续解吸瓦斯并涌出。采空区抽采可以采用埋管抽采、钻孔抽采等方式，有效地控制采空区瓦斯向井下工作区域的涌出。

2.3监测预警技术

监测预警技术是保障煤矿井下采动影响区瓦斯安全的重要防线。

瓦斯监测的内容主要包括瓦斯浓度、风流速度、温度等参数。通过在井下关键位置布置传感器，可以实时获取这些参数的数据。例如，在采动影响区的工作面、回风巷等位置安装瓦斯浓度传感器，能够及时发现瓦斯浓度的变化情况。传感器的精度和可靠性至关重要。高精度的传感器能够准确测量瓦斯浓度，减少误报和漏报现象。

监测数据的传输与处理也是监测预警技术的关键环节。目前，煤矿井下广泛采用有线和无线相结合的传输方式。监测数据会被传输到地面的监控中心，在监控中心，通过专门的软件系统对数据进行分析处理。一旦瓦斯浓度等参数超过设定的安全阈值，系统就会发出预警信号。预警方式包括声光报警、短信通知等多种形式。

3.采动影响区瓦斯治理有效措施

3.1优化通风系统

优化通风系统对于采动影响区瓦斯治理具有深远意义。

优化通风系统首先要对通风网络进行合理规划。根据采动影响区的实际布局和瓦斯涌出情况，调整通风巷道的走向和连接方式。例如，在瓦斯涌出量大的区域，可以增加通风巷道的分支，使风流更加分散，提高瓦斯的稀释效果。同时，要考虑风流的稳定性，避免风流短路和紊乱现象。通过合理的巷道布局，可以减少通风阻力，提高通风效率。

通风设备的选型和升级也是优化通风系统的重要内容。根据采动影响区的瓦斯涌出量和通风距离等因素，选择合适功率和性能的通风机。对于一些老旧的通风机，如果其通风能力已经不能满足要求，应当及时进行升级改造。例如，采用新型的高效节能通风机，这种通风机在相同功率下能够提供更大的通风量，并且运行更加稳定可靠。

3.2强化抽采措施

强化抽采措施是有效治理采动影响区瓦斯的关键。在本煤层抽采方面，要进一步优化抽采钻孔的布置。通过详细的地质勘探和数值模拟分析，确定最佳的钻孔间距、角度和深度。例如，根据煤层的透气性和瓦斯赋存特征，采用加密钻孔布置的方式，提高瓦斯的抽采效果。同时，要改进抽采工艺，提高抽采负压的稳定性。可以采用先进的抽采设备，如高精度的抽采泵，确保抽采过程中负压的稳定，从而使瓦斯能够持续、高效地被抽出。

对于邻近层抽采，要加强对邻近层瓦斯运移规律的研究。根据不同煤层的开采顺序和间距，制定更加科学合理的抽采方案。在开采多层煤层时，可以采用联合抽采的方式，将多个邻近层的瓦斯同时抽出。此外，要优化抽采钻孔的封孔技术，防止瓦斯泄漏。采用新型的封孔材料和封孔工艺，如高分子聚合物封孔材料和二次封孔工艺，提高封孔的密封性，确保抽采效果。

结束语：综上所述，煤矿井下采动影响区瓦斯治理是保障煤矿安全生产的关键环节。通过优化通风系统、强化抽采措施、加强监测预警等有效措施，可有效降低采动影响区瓦斯浓度，减少瓦斯事故发生。未来，需进一步深入研究瓦斯涌出规律，不断完善瓦斯治理技术，提高煤矿瓦斯治理水平。

参考文献：

[1]薛艳．煤矿通风安全事故防范研究[J]．能源与节能，2022（11）：222－224．

[2]李攀．煤矿通风安全管理及通风事故的防范对策[J]．能源与节能，2022（05）：195－197．

[3]谢超.煤矿矿井通风安全管理及瓦斯防治技术研究[J].山西化工，2023，43（2）：141-142.