综放开采大面积采空区有害气体控制技术

西安科技大学自 2005 年开始对综放开采大面积采空区有害气体控制技术的研究与应用进行研究。该技术经中国煤炭工业协会组织鉴定，认项目整体上达到国际先进水平。成果于 2012 年 9 月获山东省科学技术进步三等奖，该项目申请专利 24 项。该技术有效预防大面积采空区灾害事故，提高采空区密闭的安全可靠性。

（1）确定了兖州矿区3层煤采空区有害气体主要来源于松散煤体氧化自热，其产生量与煤温和氧气浓度有关。明确提出了封闭采空区内气体处于微作用力下的弱平衡状态，易受采空区周边压能分布、热力风压及大气压力变化等因素的影响，搞清了这些影响因素与大面积采空区有害气体分布、运移和涌出的关系。（2）实验研究了煤氧化自热过程中有害气体的产生规律，分析了低瓦斯矿井采空区浮煤自燃引发局部气体燃爆的条件和环境，测试了煤氧化自热产生的、以CH4为主的、多元可燃可爆性混合气体的爆炸特性，建立了采空区封闭空间的矿井瓦斯爆炸模型，测算出不同条件下的爆炸冲击压力。（3）分析了覆岩失稳引发冲击灾害机理，提出了采空区气体体积计算方法，建立了气体冲击灾害的力学和数学模型，计算出大面积顶板来压引发采空区气体的冲击压力。（4）提出以密闭为根本的大面积采空区气体灾害控制技术，确定了以柔性与刚性相结合的密闭墙构建方式，设计的钢筋混凝土密闭墙结构，具有足够抗冲击强度和气密性能，杜绝了大面积采空区浮煤自燃与气体冲击的灾害。（5）制定了大面积采空区气体监测与密闭控制技术规范。