采场矿山压力变化与瓦斯涌出关系研究

技术与市场　专题研究　２０１４年第２１卷第５期　

采场矿山压力变化与瓦斯涌出关系研究　张映红　（西山煤电屯兰矿，山西太原０３０２０６）　摘要：为了实现采矿事业的快速发展，矿产资源丰富的地区要进行大量的开矿工作，在此过程中发生了大量的瓦斯事　故，威胁或夺取了采矿人员的生命，给采矿人员的家属带来心理上的伤害，增加了采矿人员家属的经济负担，不利于和谐　社会的建立。文章主要对采场矿山压力变化与瓦斯涌出关系进行研究，并探讨降低矿井内部瓦斯浓度的有效方法，从而　为采矿人员提供安全的工作环境，避免采矿人员献出鲜活的生命。　关键词：采场矿山压力变化；瓦斯涌出；应用　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１４．０５．２３１　

０引言　在我国，煤矿开采过程中使用的相关技术还不够先进，所　以无法对矿井内部的瓦斯进行有效的控制，所以在煤矿开采过　程中出现大量的瓦斯事故，严重威胁到采矿人员的生命安全，　不能够持续地从矿井中开采出足够的煤矿，安全生产的口号难　以得到实施，一旦采矿人员因瓦斯事故献出鲜活的生命，会给　采矿人员的家属带来心理上的创伤，增加了采矿人员家属的经　济负担。另外，如果矿主没有向采矿人员的家属提供足额的赔　偿金，就会引发采矿人员家属与矿主之间的矛盾，不利于实现　社会的和谐与稳定，因而阻碍了经济的快速发展。　１　采场矿山压力变化与瓦斯涌出关系的研究现状　在研究采场瓦斯涌出的时候，大多数研究人员将注意力集　中在采场瓦斯涌出、瓦斯的分布地点、瓦斯事故的形成、瓦斯事　故带来的影响以及防止瓦斯事故发生的方法方面，并没有对采　场矿山压力的变化进行研究，因而没有找出瓦斯涌出的具体原　因，所以瓦斯事故仍然时有发生，难以得到有效的解决。近几　年来，随着相关技术的进步，研究人员已经注意到采场矿井压　力变化对瓦斯涌出的影响，并加强了研究力度。　国外的ｗ．Ｈ．Ｓｏｍｅｒｔｏｎ在研究瓦斯涌出的时候，将采场矿　山的压力变化考虑在内，证明了采场矿山压力与瓦斯涌出呈指　数关系，如果采矿压力越大，瓦斯的渗透性越差。一些学者为　了深入了解采场矿山压力变化与瓦斯涌出的关系，对地球上含　有气体的煤样进行力学性质研究，还对采矿区的煤岩体和瓦斯　涌出进行固气力学研究，奠定了采场矿井压力变化与瓦斯涌出　关系研究的理论基础。随着研究人员的深入研究，Ｅｎｅｖｅｒ学者　得到了采场矿山压力变化与瓦斯涌出呈指数关系。　随着时代的进步，我国的采矿事业得到迅速的发展，但同　时还出现大量的瓦斯事故，为了贯彻落实以人为本的科学发展　观，国家有关部门越来越重视采矿人员的安全问题，为了避免　瓦斯事故的发生，我国的一些学者对采场矿山压力变化与瓦斯　涌出关系进行了大量的研究。研究人员李树刚通过对煤矿综　采面采动与瓦斯的流动进行研究，得出了采场矿山的总方面支　撑压力与瓦斯涌出的定性和定量分析。其他的一些研究人员　也都得到了采场矿山压力变化与瓦斯涌出的密切关系，因而在　矿区可以根据这些研究的相关数据来对矿井内部的瓦斯进行　控制，防止瓦斯浓度过高而发生瓦斯事故。这些研究理论的提　出给采矿人员带来了福音，为采矿人员提供了一定的安全保　障，还可以实现矿井持续、稳定的产出，促进了采矿事业的发　展，为国家经济的发展做出了突出贡献。　２采场瓦斯简介　要想对采场的瓦斯进行控制，采矿的安全管理人员就要对　瓦斯进行深入的研究，从根本上控制瓦斯的浓度，为采矿人员　提供安全的工作环境，实现矿井的持续生产，促进采矿事业的　发展，加快国家经济发展的步伐。　２．１　采场瓦斯的主要来源　正所谓“知己知彼，百战不殆”，要想降低矿井内部瓦斯的　浓度，就必须熟知瓦斯的主要来源。采场瓦斯主要有三个来　源，下面就让我们来了解一下。　１）从煤壁涌出的瓦斯。在进行煤矿开采的时候，采煤机会　不断地对煤壁进行切割，因而出现了大量新的煤壁，受到采场　矿区压力的影响，煤体的形态发生了新的变化，并且新的煤壁　前方的压力也产生了变化，此处成为卸压带，因而新的煤壁内　部的瓦斯就会渗透到卸压带，增加煤体的破坏程度。随着施工　时间的延长，瓦斯就会不断地从新的煤壁渗透到卸压带，慢慢　地工作区域的瓦斯浓度增加，如果浓度过高就会引发瓦斯事故。　２）对煤进行粉碎而增加瓦斯涌出的量。当采矿人员使用　采煤机对煤块进行处理的时候，成为颗粒状的煤就会涌出大量　的瓦斯，随着时间的延长，瓦斯涌出的数量逐渐减少。　３）暴露的煤块和煤层也会涌出大量的瓦斯。随着开采的　进行，会产生大量的采空区，因而会暴露出大量的煤块和煤层，　瓦斯会从煤块和煤层中涌出。开始的时候，瓦斯会大量涌出，　随着时间的延长，瓦斯的涌出量会逐渐减少，如果老顶发生垮　落，瓦斯涌出量仍会进行上述周期性变化。　２．２采场中瓦斯的移动规律　由于矿井内部的环境较为复杂，因而采场中的瓦斯会受到　环境的影响而发生移动，导致矿井个别区域的瓦斯浓度升高，　容易发生瓦斯事故。根据研究可知，采场瓦斯的移动主要受到　煤体结构和瓦斯在煤层中存在的状态的影响。　１）煤体结构对瓦斯移动的影响。在进行煤矿开采的时候，　煤体结构会发生变化，煤层主要由煤块和裂隙组成，在开采过　程中，裂隙会增加，开采的力度过大，就会暴露出更多新的煤　壁，因而会渗透出大量的瓦斯，由于工作面会出现卸压带，从新　煤壁渗透出来的瓦斯就会受到压力的影响而发生移动，因而增　（下转第３５５页）　

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设的可靠性，又要在挖掘的过程中注意煤岩层的实际情况。在　实际的煤矿开采过程中，经常会由于井下环境复杂而导致瓦斯　大量涌出难以控制的现象，阻碍煤矿的开采，威胁工人的生命　安全。②安全措施缺失。良好的安全措施，是井下施工的保　障，但是在我国部分煤矿企业中由于人为的原因，经常会出现　安全措施不足的现象。一般而言这种人为的原因包括两个方　面。一是企业管理人员忽视安全措施的重要性，造成井下安全　措施的缺失。另一方面则是井下工作人员安全意识淡薄，在工　作过程中，没有按规定对自己进行有效的保护。无论是那一种　原因，在高瓦斯矿井开采的实际工作中都会带来严重的安全隐　患。　３高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯治理策略　３．１　改善通风系统，加大抽采力度　要想有效地对高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯进行治理，最直　接、最有效的方法就是从通风以及抽采两个方面人手，具体来　说有关工作人员可以进行如下操作：①改善通风系统。传统的　煤矿通风系统存在着一定的不足，在通风过程中难以高效地向　矿井内进行空气的输送，无法缓解瓦斯带来的压力。因此针对　传统通风系统的不足，现代的一些矿井对通风系统进行了改　革，在井下作业过程中建立起了双Ｕ型的通风系统，其在通风　的过程中更加快捷便利，并且通风量更大，可以高效持久地为　井下进行空气输送，保障施工人员的正常呼吸。②加大抽采力　度。煤矿开采过程中由于煤岩层含有的瓦斯较多，经常会出现　瓦斯大量涌出的现象，针对这种情况单纯依靠通风排气已经很　难解决了，因此要通过抽采方式对瓦斯进行处理。随着现代科　技的发展，我国井下瓦斯抽采技术也在进行改革，目前部分矿　井已经化被动为主动，积极地对矿井中瓦斯进行预测，有针对　性地进行提前预抽，以减少开采过程中的危险性。　３．２注重技术革新，制定应急措施　在进行高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯治理的过程中，有关工　作人员不仅要注重实践工作的进行，同时也要重视技术以及安　全问题，这些都是保障瓦斯治理顺利进行的基础。具体而言在　实际的工作中，有关工作人员应从以下几个方面人手：①建立　预测体系，注重技术革新。瓦斯问题之所以难以治理就是因为　在煤矿开采的过程中，对于瓦斯的位置，含量等难以预测。因　此在今后的工作中有关人员应加大技术的投人，建立起有效的　瓦斯预测体系，提高瓦斯的预测质量，提高瓦斯治理的效率。　②注重安全管理，制定应急措施。安全是煤矿工作的重中之　重，良好的安全管理制度可以有效避免井下事故的产出，因此　有关煤矿企业应积极制定出有效的安全管理制度，应针对可能　出现的安全问题制定出行之有效的应急措施，以保障井下施工　的安全。　４结语　综上所述，高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯的治理存在着诸多　的影响因素，有关煤矿企业要想有效地对其治理情况进行提　升，就要从工作的实际出发，积极加大科学技术的投入，发挥人　才的作用，以此推动高瓦斯煤矿采煤工作的顺利进行。　参考文献：　［１］　张永军．高瓦斯矿井瓦斯防治技术研究［Ｊ］．科技情报开　发与经济，２０１２（８）：６７—６９．　［２］　孙玉奇．高瓦斯矿井工作面通风管理研究［Ｊ］．科技创业　家，２０１３（５）：４５—４８．　［３］　孙国强，田王健．高瓦斯矿井工作面矿压显现与瓦斯涌出　关系［Ｊ］．内蒙古煤炭经济，２０１３（１０）：２３—２７．　

（上接第３５３页）　加工作区域的瓦斯浓度，如果不及时排出瓦斯，就会发生爆炸，　威胁采矿人员的生命，无法继续矿井的生产，不利于经济的快　速发展。　２）瓦斯的存在形式对瓦斯移动的影响。瓦斯在煤层中可　以以游离状态存在于煤层之中，还可以吸附在煤层之中，一般　情况下，游离状态的瓦斯和吸附状态的瓦斯会不断进行交换，　并实现动态平衡，两种状态的瓦斯量不会发生太大的变化，但　是当采矿人员进行开采时，处于游离状态的瓦斯会从煤层裂缝　中渗透到工作区域，因而游离状态的瓦斯和吸附状态的瓦斯之　间的平衡交换就会被打破，瓦斯会向瓦斯浓度较低的地区　移动。　３采场矿山压力变化与瓦斯涌出关系的研究　３．１　工作面超前支撑压力对瓦斯涌出的影响　在进行煤矿开采的时候，工作面会产生超前支撑压力，超　前支撑压力发生改变就会改变瓦斯在煤层中的存在状态，还会　对瓦斯的渗透性产生影响。超前支撑压力越大，会减少煤层的　裂缝，将煤层的孔缝压缩，因而瓦斯的涌出量就会降低。对此，　矿区的安全管理人员必须适当增加超前支撑压力，从而达到降　低瓦斯浓度的作用。　３．２采空区老顶垮落与瓦斯涌出之间的关系　当采空区的老顶发生垮落，新的煤壁就会涌出大量的瓦　斯，为了避免采矿人员工作区域的瓦斯浓度过高而发生瓦斯事　故，安全管理人员应对老顶进行加固处理，防止老顶跨落释放　大量的瓦斯。　３．３　采场周期来压对瓦斯涌出的影响　采矿人员在矿井内进行采矿工作的时候，采空区的顶板岩　会发生周期性断裂的现象，因而产生采场周期来压，导致大量　的瓦斯涌出。对此，矿区的安全管理人员必须对采空区的顶板　岩进行周期性固定，从而减少瓦斯的含量。　４结语　在采矿过程中管理人员并没有加强采矿工作的安全管理，　因而出现了大量的瓦斯事故，很多采矿人员因此献出宝贵的生　命，引起一系列的社会问题，对此，矿区的安全管理者必须加强　对采场矿山压力变化与瓦斯涌出关系的研究，从采场矿山压力　的角度出发，降低工作时的瓦斯浓度，为采矿人员提供安全的　工作环境。　参考文献：　［１］　关维娟，张国枢，陈清华，等．基于瓦斯涌出时间序列的煤　与瓦斯突出预测方法研究［Ｊ］．安全与环境学报，２０１１，１２　（１１）：１１１—１１２．　［２］　王建民，马国龙．基于瓦斯涌出特征的突出预警技术在大　淑村矿的应用［Ｊ］．矿业安全与环保，２０１３，１２（２８）：１２０　—１２１．　［３］　翁明月，徐金海，李冲．综放工作面煤岩破坏及矿压显现　与瓦斯涌出关系的实测研究［Ｊ］．煤炭学报，２０１２，４　（３６）：１３５—１３６．