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[摘 要]随着综采放顶煤技术的应用，综放开采两道顶煤放出率低，采空区遗煤多；顺槽沿底板一次掘出，服务时间长，易发生自燃。采空区遗煤与空气接触，氧化会产生热量，若散热条件不良，热量积蓄到一定程度便会引起煤炭自燃。采空区内存在或发生自燃高温隐患时，会产生一些可燃可爆的有害气体。
中图分类号：R135.1+4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0139-01
一、综放面有害气体来源
综放面四周的大面积采空区有害气体主要来自于采空区煤层吸附瓦斯；煤氧化过程中产生的可燃性气体；煤高温热解所产生的气体。这些气体除氧气、氮气和二氧化碳外，主要就是以CH4为主，常含有CO2、CO、C2H6、C2H4、C3H8、H2、SO2、H2S等多种气体的瓦斯气体。这些气体对井下作业人员的身体健康和生命安全有着极大的危害。采空区瓦斯主要来源于以下几部分，即围岩瓦斯涌出、未采分层瓦斯涌出、回采丢煤瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出，如工作面周围有已采的采空区存在，也会向现采空区涌出瓦斯。这几部分瓦斯随着采场内煤层、岩层的变形或垮落而卸压，按各自的规律涌入采空区，混合在一起。而采空区遗煤出现高温或发生自燃火灾，则附存在围岩、煤体内的瓦斯会加快释放速度。对于采空区来说，有害气体的主要来源采空区漏风供氧，浮煤的氧化煤层自燃而产生的。煤氧化自燃过程中，发生物理吸附、化学吸附和各级氧化反应。在此过程中，会产生CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8等可燃性有害气体。煤在不同温度下热解产物气态烃中以甲烷为主要成分，在400℃～500℃温度范围内，随热解温度的升高，甲烷的体积分数逐渐增大，当热解终温达到550℃时略有下降。当温度在500℃～700℃时，煤中挥发分大量析出，如CnH2n、CO和CO2等。煤在280℃以上干馏气体浓度可达5%以上。
二、采空区有害气体涌出的影响因素
（1）风量变化对采空区有害气体涌出的影响
风量变化时，漏风量和漏风中的有害气体浓度会随之变化，采面有害气体涌出量和风流中的有害气体浓度在短时间内会发生异常变化。当风量增加时，由于负压和采空区漏风加大，一部分有害气体从采空区带出，有害气体涌出量迅速增加，风流中的有害气体浓度急剧上升。随着风量的增加，有害气体浓度开始下降，经过一段时间后，有害气体涌出量恢复到或接近原始值，风流中的有害气体浓度降低到原始值以下。风量减少时则相反。由于采空区煤柱与遗留浮煤释放大量的有害气体，使采空区内的气体组分发生很大的变化，气体分子在不断地作无秩序热运动，因而具有扩散到整个采空区的趋势。所以当采空区两端存在压差时，漏风源与漏风汇间的压差对气体运移起主导地位，漏风源与漏风汇间的压差对气体运移起主导作用。
（2）地面大气压下降促使采空区有害气体涌出
矿区大气压力的大小与矿区所处地面的海拔高度和气象条件有关，海拔越高，地表上的空气柱越短，同时空气越稀薄，空气的重率r也越小，所以造成海拔越高地面大气压力越低，反之则越大。一个地区的大气压力不是固定不变的，而是随当地气象条件（如气温、空气湿度等）的变化而变化。矿井可以看作是一个与大气层连通的巨大的连通器，大气压力的变化必然要引起矿井内空气压力的变化，这对矿井不同来源的有害气体涌出量变化将产生不同的影响。采空区虽都进行了封闭，但不可能隔绝内外空气的联系，因此，大气压力的变化，必然要波及到采空区内，不可避免的要造成密闭区的“呼吸”现象。采空区内的气体压力随时都具有与外界气压相平衡的趋势， 因而密闭内气压随外界大气压的升降而升降，且老空区漏风越大，随外界大气压而变化的速度也就越迅速。
（3）冲击地压和顶板大面积陷落
矿压显现时，顶板较大面积冒落，悬垂的岩石被压实，增大了采空区内部有害气体压力，采空区积存的有害气体受挤压涌出采空区，在工作面上部及回风流中造成有害气体超限。
三、综放面有害气体控制技术措施
①抽排风机：利用抽排风机将回风隅角瓦斯抽出是有效治理隅角瓦斯的措施之一。传统的做法是在距工作面200～300m处安装一台抽排风机，用负压风筒引至隅角，由于风机安装移设困难，风筒需穿过超前密集支护区，风筒难以布置和维护，使用和管理都比较困难。针对上述问题，我们选取体积较小的ZZJC-Ⅱ型振弦式抽排除尘风机，将抽排风机安设在综放面回风顺槽工作面转载机溜槽上方，随转载机溜槽一起移动的机载式，风机距隅角不超过20m，集抽排瓦斯和除尘于一身，使用和维护都非常方便。为此，需在溜槽上方的钢板上，加工风机固定螺丝孔，风机至工作面后部运输机机头段钢板留螺栓眼，安装风筒吊挂钩架，风机电源取自运顺低压电源。风筒吸风口距离隅角最后一排切顶柱0.2～0.6m，距顶板不大于300mm，风机出风口接一节压入式风筒，出风口方向斜向前上方，在风筒出风口10m范围内不要装设电气设备。
②水射流风机抽排有害气体：水射流风机一般用于除尘，利用水射流形成的负压，抽排隅角有害气体能大大提高抽排过程的安全系数，也是一种治理隅角有害气体的有效方法，但由于水射流风机负压低，风量较小，使用受到一定的局限。
③加大综放面配风量：由于综放工艺的成熟，采面推进速度加快，加大配风量对采空区自然发火的影响力度大大减小，而配风量的增大能使回风隅角范围缩小，减小回风隅角有害气体浓度。
④压风：将压风管随转载机接至回风隅角处，并接扇型花管向隅角工作空间供风稀释有害气体浓度，由于供风量小，一般与导风帘等其它措施配合使用。
⑤导风帘：导风帘一般选取两块各5m长的风筒布，风帘入口可设在支架前探梁附近，以不影响采煤机运行为宜，出风口设在后部溜子头上，两块风帘以30°或45°角度通过架间便于向隅角处导风。两块风帘搭接处设在前排立柱附近，便于行人。
⑥隔离墙：锚网支护巷道，由于进入采空区顺槽不易垮落，在进风隅角每隔60～80m堆砌隔离墙减少采空区深部漏风量，从而减少深部采空区有害气体向回风隅角涌出量。
总之，综放面回风隅角有害气体治理有多种方法，一般应多种措施结合应用，现场运用应根据各面实际条件采取恰当的方法，并制定严格的安全保障措施，严格现场管理，才能收到预期的治理效果。
参考文献
[1] 康建成.调整通风系统治理回采工作面有害气体.同煤科技，2007.2.
[2] 王岗.综采工作面过地质构造带有害气体下泄防治技术.山东煤炭科技，2011.1.
中图分类号：R135.1+4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0139-01
一、综放面有害气体来源
综放面四周的大面积采空区有害气体主要来自于采空区煤层吸附瓦斯；煤氧化过程中产生的可燃性气体；煤高温热解所产生的气体。这些气体除氧气、氮气和二氧化碳外，主要就是以CH4为主，常含有CO2、CO、C2H6、C2H4、C3H8、H2、SO2、H2S等多种气体的瓦斯气体。这些气体对井下作业人员的身体健康和生命安全有着极大的危害。采空区瓦斯主要来源于以下几部分，即围岩瓦斯涌出、未采分层瓦斯涌出、回采丢煤瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出，如工作面周围有已采的采空区存在，也会向现采空区涌出瓦斯。这几部分瓦斯随着采场内煤层、岩层的变形或垮落而卸压，按各自的规律涌入采空区，混合在一起。而采空区遗煤出现高温或发生自燃火灾，则附存在围岩、煤体内的瓦斯会加快释放速度。对于采空区来说，有害气体的主要来源采空区漏风供氧，浮煤的氧化煤层自燃而产生的。煤氧化自燃过程中，发生物理吸附、化学吸附和各级氧化反应。在此过程中，会产生CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8等可燃性有害气体。煤在不同温度下热解产物气态烃中以甲烷为主要成分，在400℃～500℃温度范围内，随热解温度的升高，甲烷的体积分数逐渐增大，当热解终温达到550℃时略有下降。当温度在500℃～700℃时，煤中挥发分大量析出，如CnH2n、CO和CO2等。煤在280℃以上干馏气体浓度可达5%以上。
二、采空区有害气体涌出的影响因素
（1）风量变化对采空区有害气体涌出的影响
风量变化时，漏风量和漏风中的有害气体浓度会随之变化，采面有害气体涌出量和风流中的有害气体浓度在短时间内会发生异常变化。当风量增加时，由于负压和采空区漏风加大，一部分有害气体从采空区带出，有害气体涌出量迅速增加，风流中的有害气体浓度急剧上升。随着风量的增加，有害气体浓度开始下降，经过一段时间后，有害气体涌出量恢复到或接近原始值，风流中的有害气体浓度降低到原始值以下。风量减少时则相反。由于采空区煤柱与遗留浮煤释放大量的有害气体，使采空区内的气体组分发生很大的变化，气体分子在不断地作无秩序热运动，因而具有扩散到整个采空区的趋势。所以当采空区两端存在压差时，漏风源与漏风汇间的压差对气体运移起主导地位，漏风源与漏风汇间的压差对气体运移起主导作用。
（2）地面大气压下降促使采空区有害气体涌出
矿区大气压力的大小与矿区所处地面的海拔高度和气象条件有关，海拔越高，地表上的空气柱越短，同时空气越稀薄，空气的重率r也越小，所以造成海拔越高地面大气压力越低，反之则越大。一个地区的大气压力不是固定不变的，而是随当地气象条件（如气温、空气湿度等）的变化而变化。矿井可以看作是一个与大气层连通的巨大的连通器，大气压力的变化必然要引起矿井内空气压力的变化，这对矿井不同来源的有害气体涌出量变化将产生不同的影响。采空区虽都进行了封闭，但不可能隔绝内外空气的联系，因此，大气压力的变化，必然要波及到采空区内，不可避免的要造成密闭区的“呼吸”现象。采空区内的气体压力随时都具有与外界气压相平衡的趋势， 因而密闭内气压随外界大气压的升降而升降，且老空区漏风越大，随外界大气压而变化的速度也就越迅速。
（3）冲击地压和顶板大面积陷落
矿压显现时，顶板较大面积冒落，悬垂的岩石被压实，增大了采空区内部有害气体压力，采空区积存的有害气体受挤压涌出采空区，在工作面上部及回风流中造成有害气体超限。
三、综放面有害气体控制技术措施
①抽排风机：利用抽排风机将回风隅角瓦斯抽出是有效治理隅角瓦斯的措施之一。传统的做法是在距工作面200～300m处安装一台抽排风机，用负压风筒引至隅角，由于风机安装移设困难，风筒需穿过超前密集支护区，风筒难以布置和维护，使用和管理都比较困难。针对上述问题，我们选取体积较小的ZZJC-Ⅱ型振弦式抽排除尘风机，将抽排风机安设在综放面回风顺槽工作面转载机溜槽上方，随转载机溜槽一起移动的机载式，风机距隅角不超过20m，集抽排瓦斯和除尘于一身，使用和维护都非常方便。为此，需在溜槽上方的钢板上，加工风机固定螺丝孔，风机至工作面后部运输机机头段钢板留螺栓眼，安装风筒吊挂钩架，风机电源取自运顺低压电源。风筒吸风口距离隅角最后一排切顶柱0.2～0.6m，距顶板不大于300mm，风机出风口接一节压入式风筒，出风口方向斜向前上方，在风筒出风口10m范围内不要装设电气设备。
②水射流风机抽排有害气体：水射流风机一般用于除尘，利用水射流形成的负压，抽排隅角有害气体能大大提高抽排过程的安全系数，也是一种治理隅角有害气体的有效方法，但由于水射流风机负压低，风量较小，使用受到一定的局限。
③加大综放面配风量：由于综放工艺的成熟，采面推进速度加快，加大配风量对采空区自然发火的影响力度大大减小，而配风量的增大能使回风隅角范围缩小，减小回风隅角有害气体浓度。
④压风：将压风管随转载机接至回风隅角处，并接扇型花管向隅角工作空间供风稀释有害气体浓度，由于供风量小，一般与导风帘等其它措施配合使用。
⑤导风帘：导风帘一般选取两块各5m长的风筒布，风帘入口可设在支架前探梁附近，以不影响采煤机运行为宜，出风口设在后部溜子头上，两块风帘以30°或45°角度通过架间便于向隅角处导风。两块风帘搭接处设在前排立柱附近，便于行人。
⑥隔离墙：锚网支护巷道，由于进入采空区顺槽不易垮落，在进风隅角每隔60～80m堆砌隔离墙减少采空区深部漏风量，从而减少深部采空区有害气体向回风隅角涌出量。
总之，综放面回风隅角有害气体治理有多种方法，一般应多种措施结合应用，现场运用应根据各面实际条件采取恰当的方法，并制定严格的安全保障措施，严格现场管理，才能收到预期的治理效果。
参考文献
[1] 康建成.调整通风系统治理回采工作面有害气体.同煤科技，2007.2.
[2] 王岗.综采工作面过地质构造带有害气体下泄防治技术.山东煤炭科技，2011.1.