采空区呼吸效应既气球理论假说研究对策

陶世超

一、实施背景

常村煤矿为低瓦斯矿井，2-3煤瓦斯含量在2.04 m3/t-2.66 m3/t之间，原始瓦斯压力在0.28 Mpa-0.32 Mpa之间，随着矿井采掘机械化程度的提高，采深的增大，采空区的体积越来越大，特别像义煤常村矿这样的老矿，采空区就像巨大气球包围着采掘空间，采掘面瓦斯含量和压力总体呈上升趋势，矿井瓦斯涌出量急骤增大，采掘工作面瓦斯积聚和瓦斯超限现象时有发生，其中采煤工作面的回风上隅角和与采空区相连的闭墙尤为突出，特别是在季节交替和地面温度变化幅度较大时，既采空区受外界大气压影响，整个采空区就像一个巨大气球受到挤压从而产生呼吸效应，采空区瓦斯涌出凸显为异常变化，严重制约了采煤工作面的正常安全生产，威胁到整个矿井安全问题。因此，探索季节变化和呼吸现象之间的关系，掌握其相关性，优化采面瓦斯超限治理措施，可以更加有效的抵御和消除因呼吸效应引起的瓦斯异常涌出。

二、影响采空区瓦斯异常涌出的压力效应

（一）地面大气压变化对采空区瓦斯涌出的影响

当地面大气压发生变化时，必定引起井下巷道内空气压力和风量的变化，从而引起工作面采空区内、密闭内瓦斯涌出量的变化，根据研究数据可知地面大气压昼夜变化范围一般在4-8×10-3MPa，通过对比可得地面大气压的变化量远比煤层压力小，因此，地面大气压的变化对巷道内外露煤层瓦斯涌出量影响微乎甚微，但地面大气压的变化对……