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矿井高瓦斯工作面瓦斯涌出规律及防治措施探讨[摘要]煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中的严重自然灾害之一，因其具有突发性，对生产人员的安全危害极大。
为了掌握回采工作面瓦斯涌出规律，确保工作面安全生产，通过对某矿高瓦斯工作面的瓦斯来源及构成的研究分析，得出了回采工作面瓦斯涌出的分布规律。
有针对性地提出了工作面瓦斯治理的几套措施，从而保证了该高产高效工作面的正常生产。
[关键词]高瓦斯工作面；瓦斯涌出；瓦斯防治中图分类号：td712+.623 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）23-0301-01引言根据以往经验分析，瓦斯事故大多发生在采煤工作面，所以总结分析工作面瓦斯涌出的来源，并用于预测未采区的瓦斯涌出，是煤矿安全生产的关键，同时对瓦斯防治工作起到积极的指导作用。
而对煤层瓦斯基本参数测定工作是开展工作面瓦斯涌出量预测和瓦斯治理的基础。
近几年来，随着矿井开采深度的增大及人们对瓦斯认识的不断提高，工作面瓦斯涌出越来越在高、突矿井受到重视，特别是工作面瓦斯涌出的不均衡性使得上隅角瓦斯和回风巷瓦斯屡次超限，此问题已成为影响安全生产关键因素之一。
1 高瓦斯掘进工作面瓦斯涌出规律掘进工作面，在实施掘进工程过程中，其回风流瓦斯涌出量达到0.4m3/min时，该面即为高瓦斯掘进工作面。
鉴于高瓦斯掘进工作面的施工工艺，煤层瓦斯赋存条件，地质条件等诸多因素及通风方法不一样等原因，经现场测试、观察、分析，基本掌握高瓦斯掘进工作面的瓦斯涌出规律。
1.1 影响瓦斯涌出的因素1.1.1 开采强度和产量矿井的绝对瓦斯涌出量与开采速度或矿井产量成正比，而相对瓦斯涌出量变化较小。
当回采速度较高时，相对瓦斯涌出量中开采煤层涌出的量和邻近煤层涌出的量反而相对减少，使得相对瓦斯涌出量降低。
实测结果表明，如从两方面考虑，则高瓦斯的综采工作面快采必须快运才能减少瓦斯的涌出。
1.1.2 风量的变化风量发生变化时，瓦斯涌出量和风流中的瓦斯浓度由原来的稳定状态，逐渐过渡为另一稳定状态。
采煤工作面通风与瓦斯涌出的相关分析摘要：对于高瓦斯矿井而言，矿井瓦斯涌出量一般分为抽采量与风排瓦斯量两部分。
瓦斯抽采不仅可以将抽采后的瓦斯高效利用，而且可以降低向工作面涌出的瓦斯量，利于工作面安全高效生产。
风排瓦斯则指靠通风方式排出工作面瓦斯，工作面风量大小、管理机制等因素对与瓦斯涌出均有关系。
基于此，文章从瓦斯涌出规律、来源、方式等因素的分析入手，对采煤工作面通风专业可采用的措施进行了总结探究，以求能够为煤矿通风管理工作者提供思路。
关键词：采煤工作面；通风工作；瓦斯涌出引言煤矿开采行业属于一种高危职业，特别是对于井工开采的煤矿而言，其危险性更高。
在生产作业中，为更好的保障矿井施工人员的人身安全，有效预防各类灾害事故的发生，确保企业的正常生产工作顺利进行，各煤炭企业必须严把安全生产关，做好安全风险管控及隐患排除工作。
瓦斯一直是煤矿开采工作中最重大的隐患之一，瓦斯的涌出虽然在开采过程中不可避免，但规范的通风措施与严格的瓦斯检测制度却能够将采煤工作面中的瓦斯含量控制在安全范围之内，而想要做好通风工作，对瓦斯涌出进行基本的了解与分析也是十分必要的。
1 采煤工作面瓦斯涌出的相关分析1.1 瓦斯涌出来源的分析在进行开采工作时，煤层结构的平衡会受到破坏，从来源上来看，工作面涌出的瓦斯主要有落煤涌出瓦斯、煤壁涌出瓦斯、采空区涌出瓦斯三种。
落煤涌出瓦斯一般形成于开采过程中，开采工作对煤层的破坏使煤分解为块状或粒状，其瓦斯吸解强度因此提高，含有的瓦斯量也不断增多，随着开采、运输工作的进行，其中的瓦斯就会不断释放到空气中来。
同时，采煤作业会增加煤壁的压力，是煤体处于卸压状态，进而形成卸压区，随着煤壁缝隙的不断出现，煤体中的瓦斯就会从裂隙中排出，这样就形成了煤壁瓦斯涌出。
至于采空区瓦斯则是指开采上下煤层间由于采动影响，使卸压区的瓦斯沿裂隙流动，最终在采空区涌出，并随风流涌向工作面或回风巷。
1.2 瓦斯抽放方法分类按瓦斯抽放的来源一般分为本煤层、邻近层和采空区抽放等方式，按时间可以分为采前预抽、边采边抽和采后抽放；按工艺可分为巷道抽放、钻孔抽放以及巷道钻孔混合抽放。
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当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备非常重要的影响。
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。
在一定深度范围以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。
影响瓦斯涌出的因素1、煤层和围岩的瓦斯含量，它是决定瓦斯涌出量多少的最重要因素。
单一的薄煤层和中厚煤层开采时，瓦斯主要来自煤层暴露面和采落的煤炭，因此煤层的瓦斯含量越高，开采时的瓦斯涌出量也越大。
2、地面大气压变化。
地面大气压变化引起井下大气压的相应变化，它对采空区（包括回采工作面后部采空区和封闭不严的老空区）或坍冒处瓦斯涌出的影响比较显著（二）开采技术因素1、开采规模（1）矿井达产之前，绝对瓦斯涌出量随着开拓范围的扩大而增加。
绝对瓦斯涌出量大致正比于产量，相对瓦斯涌出量数值偏大而没有意义。
（2）矿井达产阶段后，绝对瓦斯涌出量基本随产量变化并在一个稳定数值上下波动。
对于相对瓦斯涌出量来说，如果矿井涌出的瓦斯主要来源于采落的煤炭，产量变化时，对绝对瓦斯涌出量的影响虽然比较明显，但对相对瓦斯涌出量影响却不大，（3）开采工作逐渐收缩时，绝对瓦斯涌出量又随产量的减少而减少，并最终稳定在某一数值，这是由于巷道和采空区瓦斯涌出量不受产量减少的影响，这时相对瓦斯涌出量数值又会因产量低而偏大，再次失去意义。
2、开采顺序与回采方法首先开采的煤层（或分层）瓦斯涌出量大。
采空区丢失煤炭多，回采率低的采煤方法，采区瓦斯涌出量大。
顶板管理采用陷落法比充填法能造成顶板更大范围的破坏和卸压，临近层瓦斯涌出量就比较大。
3、生产工艺瓦斯从煤层暴露面（煤壁和钻孔）和采落的煤炭内涌出的特点是，初期瓦斯涌出的强度大，然后大致按指数函数的关系逐渐衰减。
4、风量变化矿井风量变化时，瓦斯涌出量和风流中的瓦斯浓度会发生扰动，但很快就会转变为另一稳定状态。
5、采区通风系统采区通风系统对采空区内和回风流中瓦斯浓度分布有重要影响。
6、采空区的密闭质量采空区内往往积存着大量高浓度的瓦斯（可达60〜70%，如果封闭的密闭墙质量不好，或进、回风侧的通风压差较大，就会造成采空区大量漏风，使矿井的瓦斯涌出增大。
回采工作面瓦斯涌出规律及主要影响因素分析
摘要：影响采空区瓦斯涌出量的主要因素是多方面的，除瓦斯地质因素外，主要有顶板控制、回采工序、风量变化、通风方式。
通过分析回采工作面采空区瓦斯涌出现象及规律，掌握影响回采工作面采空区瓦斯涌出的主要因素，以便采取相应的瓦斯治理方法，保证采面正常回采。
关键词：瓦斯涌出规律主要因素治理
10300采区采面为对拉式回采面，煤层厚度0.90m～1.30m，煤层倾角约8°,无烟煤，面长90m，走向长壁后退式炮采，单体液压柱支护，充填法控制顶板；采用上出口主进风，中间运煤巷辅助进风，下出口回风。
采面在回采过程中，多次发生过瓦斯异常涌出，严重影响了采面正常生产。
1瓦斯来源分析
在开采初期，高瓦斯采面风流瓦斯浓度在0.11%～0.35%，采面回风隅角瓦斯浓度在0.35%～0.90%，采面回风流瓦斯浓度在0.22%～0.65%。
顶板初期来压后，高浓度瓦斯大量由采空区涌向回风隅角，瓦斯浓度在1.25%～9.0%，采面回风流瓦斯浓度在0.5%～2.5%，面上风流瓦斯浓度没有大的变化。
经分析可知，采面回风隅角、回风流瓦斯浓度高的原因，在于采空区高浓度瓦斯大量涌出的结果。
2 回采工作面瓦斯涌出规律
通过分析资料，回采工作面瓦斯涌出量的大小与工作面所在的区域有关，受回采工艺的影响很大，并且随开采工艺的变化回采工作面瓦斯涌出的来源也有所不同，既有本煤层、本煤层采空区、邻近采空区和邻近层采空区涌出的瓦斯量不同。
2.1 本煤层与本煤层采空区瓦斯涌出
开采初期，回采工作面风量充足，工作面瓦斯涌出量比较稳定，瓦斯涌出无异常现象，且瓦斯涌出量约为0.6m3/min。
开采一段时间后，采空区面积增多，煤层和围岩的瓦斯大量涌入到采空区，在通风负压的作用下，高浓度瓦斯从采空区涌出到回采工作面的回风隅角，造成回采工作面回风流瓦斯浓度超限，瓦斯涌出量高达21.8 m3/min。
2.2 邻近采空区瓦斯涌出
回采工作面开采前，位于同一煤层的邻近采面已经开采结束。
开采一段时间后，采面采空区与邻近采空区之间的煤柱被破碎，保护煤柱和顶板都出现连通的裂隙，于是，邻近采空区的瓦斯在地应力、温度差的热扩散驱动力和瓦斯浓度差的浓度扩散驱动力作用下，高浓度瓦斯由邻近层采空区向本煤层采空区运移，再涌出到回采工作面的回风隅角，造成回采工作面回风流瓦斯浓度升高。
2.3 邻近层采空区瓦斯涌出
采面开采前，位于工作面上部煤层（邻近层）的采面已经开采完毕。
采面开采一段时间后，由于采动压力的影响，采面采空区与邻近层采空区之间的隔离岩层被破坏，形成大量的连通裂隙，由于采面采空区的瓦斯与邻近层采空区的瓦斯存在瓦斯浓度差、温度差和压力差等，邻近层采空区的高浓度瓦斯向采面采空区运移，再涌出到回采工作面的回风隅角，造成回采工作面回风流瓦斯浓度升高。
3 回采工作面采空区瓦斯涌出量的主要影响因素分析
影响采空区瓦斯涌出量的主要因素是多方面的，除瓦斯地质因素外，主要有顶板控制、回采工序、风量变化、通风方式。
3.1 顶板控制
采用充填法控制顶板，围岩破坏与卸压程度相对其它顶板控制方法小，采空
区瓦斯相对涌出量较小。
但是，在开采过程中，受人为因素和自然因素的影响，采空区顶板不同程度的冒落，高浓度瓦斯从回采工作面回风隅角涌出，造成回风流瓦斯浓度超限。
由于顶板来压的影响，回采工作面回风流瓦斯浓度有很大的波动，顶板来压时，回风流瓦斯浓度升高，来压稳定后迅速下降，但回风流瓦斯浓度总的趋势是逐渐升高的。
充填时人为因素的影响是充填质量，由于充填物料量不足或不均匀，造成采空区顶板小面积冒落，采空区瓦斯涌出量出现波动，影响到回采工作面回风流的瓦斯浓度变化，一般变化范围为0.05%～0.3%。
自然因素对采空区煤层顶板的影响有两种，一种是采空区顶板小面积冒落，由于冒落时的冲击作用和冒落岩石的影响，改变了采空区瓦斯向回采工作面的涌出量，使得采面回风流瓦斯浓度出现波动，变化范围为0.05%～0.3%；另一种是采空区顶板初次来压和周期来压，造成采空区顶板大面积冒落，采空区瓦斯涌出量出现大波动，采面回风流瓦斯浓度波动范围可达0.5%～3.5%。
3.2 回采工序
回采工序分为4个阶段，即放炮、出煤、支护充填、移溜。
表1为回采工作面回风流瓦斯浓度随工序的变化情况。
在4个工序中，放炮工序，围岩破坏与卸压程度相对增大，采空区瓦斯涌出量波动值最大，工作面瓦斯绝对涌出量最大；出煤工序，围岩没有变化，但由于生产过程中，煤炭中的瓦斯随着装煤、运煤等环节，不断向外溢出，工作面瓦斯绝对涌出量仍然较高；支护充填工序，围岩有一定程度的破坏，采空区的部分空间被充填物充填，采空区中含高浓度瓦斯的空气被挤压流向工作面，因此工作面瓦斯绝对涌出量仍然较高；移溜工序，围岩基本不受影响，因此瓦斯涌出量波动较小，瓦斯涌出量也最低。
表1 回采工作面下出口回风流瓦斯浓度随工序的变化情况
3.3 风量变化
通常情况下，回采工作面的风量增加时，起初由于负压的增大，采空区漏风量也随之增大，高浓度瓦斯从采空区大量涌向工作面回风隅角，采面回风流瓦斯浓度急剧上升；然后，浓度开始下降，经过一段时间，回风流瓦斯浓度降到原值
以下；回采工作面的风量减小时，情况相反。
工作面回风流瓦斯浓度随时间的变
3.4 通风方式
在工作面供风量和回采条件基本相同的情况下，回采工作面采用上出口进风，中间巷辅助进风，下出口回风，比采用上、下出口进风，中间巷回风，采空区瓦斯涌出量略有减少。
但考虑中间巷为运煤巷，
运输设备多，回采工作面通风方式宜采用上出口进风，中间巷辅助进风，下出口回风，可以解决运输机尾后的瓦斯大量积聚。
通风方式与工作面回风流瓦斯浓度的关系见表2。
表2 通风方式与工作面回风流瓦斯浓度的关系
4 治理方法
在高瓦斯回采工作面瓦斯治理中，应根据现场条件的不同，优化治理方案，采取相应的瓦斯综合治理措施，才能取得较好的效果。
这些措施包括：优化通风方式、均压技术调节和瓦斯抽排技术。
经过综合治理后，下隅角瓦斯浓度在0.80%～1.45%,下出口回风流瓦斯浓度在0.35%～0.78%，取得了明显的治理效果。
5 结论
5.1 应及时分析矿井瓦斯地质资料，掌握瓦斯赋存和采面瓦斯涌出规律。
5.2 必须加强充填工序的质量管理，严格控制顶板大面积冒落
5.3 必须根据顶板来压规律、回采工序及风量变化，及时派专人掌握采空区瓦斯涌出规律。
5.4 采面应采用上出口进风，中间运煤巷辅助进风，下出口回风，更有效地稀释和排除瓦斯。
5.5中间巷为运煤巷，运输设备多，回采工作面通风方式宜采用上出口进风，中间巷辅助进风，下出口回风，可以解决中间运输巷瓦斯超限和运输机尾后的瓦斯大量积聚。
