本发明涉及一种采空区瓦斯抽采及采空区防治火灾方法，特别是一种烟气驱替增强采空区瓦斯抽采及采空区防治火灾方法。
背景技术：
矿井生产过程中，回采形成的采空区被跨落得碎石和残煤充填，且透气性大，导致邻近围岩和残煤释放的瓦斯富集在采空区内，同时也使得工作面向采空区严重漏风。当新鲜空气进入采空区，带入的氧气氧化残煤，诱发采空区自燃灾害；同时风流带出采空区内游离瓦斯气体，容易导致上隅角瓦斯超限，也使得矿井潜在瓦斯爆炸危险系数上升。
现场多进行采空区瓦斯抽采工作以降低通风中瓦斯的浓度，但抽采瓦斯时多采用负压抽采，因此会在抽采钻孔终孔位置形成负压，由于采空区透气性性大，且直接与通风线路相接攘，因此导致工作面向采空区漏风量增加，残煤接触氧气量增加导致采空区自燃倾向变强。并且随着抽采工作持续，瓦斯浓度逐渐降低到不可利用阀值，抽采也难以再对瓦斯含量产生显著影响，但此时采空区内残余的瓦斯含量依旧庞大。
在现场处理采空区自燃灾害中，曾采用过充入氮气的方法，一方面氮气能够抑制采空区自燃，另一方面也可以平衡采空区气压，减少工作面向采空区的漏风量。同时近些年来学者研究发现二氧化碳、氮气等气体可以驱替置换煤体中处于游离及吸附状态的气体。
技术实现要素：
发明目的：本发明的目的是提供一种能够抽采采空区瓦斯及有效防止采空区火灾的方法，以解决当前存在的采空区自燃灾害、工作面向采空区漏风及采空区瓦斯抽采效果不好等问题。
技术实现要素：
为实现上述技术目的，本发明的烟气驱替采空区及防治火灾方法，包括以下步骤：
a、在工作面的进风巷外侧沿巷帮在底板上顺巷道走向并排敷设两条注气管路，并在注气管路上标注起注线和停注线，并随回采过程埋入采空区内，其中在注气管路末端上预设有烟气释放口，烟气释放口上方设有释放口保护物构成的建构物用以保护烟气释放口不被堵塞，释放口保护物为石块或木垛构成；
b、在回风巷内侧巷帮布置钻场，自钻场侧壁顶部向采空区上方冒落拱位置布置3-4个抽采钻孔，抽采钻孔均为穿层上向孔，穿过采空区上方的裂隙带，以抽采此处富集的瓦斯气体；
c、在回采过程中，只有当工作面推进到注气管路的起注线时，方可利用矿井中的高压力管道向该注气管路注入工业废弃烟气，两条注气管路的注气工作开始与结束，都只取决于各自管路上起注线与停注线的标记位置，工业废弃烟气通过注气管路上的烟气释放口排入采空区，在压力作用下工业废气驱赶采空区内的瓦斯进入采空区上方因回采形成的环形裂隙圈内，从而有效防止抑制采空区内可能出现的自燃危害；
d、当工作面推进至注气管路的停注线时，停止对注气管路的注气工作，并封死注气管路，随着工作面的推进，在管路停注时间段内进行该注气管路的后续敷设工作，在进行注气和抽采工作的同时，应当同步进行下一钻场的布置工作。
注气管路为无缝钢管，烟气释放口的注气管路部分为花管结构，并封死注气管路末端端口，注气管路上设置的烟气释放口应高于煤层底板20-30cm。
在钻场内通过抽采钻孔进行瓦斯抽采工作，当抽采钻孔高度不足以达到冒落拱高度时，进行钻场之间的接替。
工业废弃烟气通过发电厂和工厂尾气获得，工业废气烟气中主要成分为氮气、二氧化碳和二氧化硫等气体，可以被煤体吸附存储，且氮气和二氧化碳可以驱替及置换出采空区残煤及围岩内赋存的瓦斯。
由于采空区易燃区范围为20-70m，因此注气管路上设置的起注线与管路末端烟气释放口之间距离设为20m，考虑到工作面采煤机与刮板输送机的布置，因此注气管路上设置的停注线与管路末端烟气释放口之间距离设为47m，当工作面推进到停注线处，停止该注气管路的注气工作并将其封死，在封死的该注气管路后的管路延长线继续进行新的注气管路的敷设工作，注气管路敷设长度均为50m，同一注气管路延长线上的两个烟气释放口之间距离为50m。
注气压力应随着矿井通风状况及释放口与煤壁的距离而进行调整；抽采瓦斯工作接替期间，注气工作持续进行，但需要调整注气压力以避免烟气压力过大出现倒吹现象。
两条并排交错设置的注气管路末端有25m的前后距离交错设置。
钻场之间的间距应根据矿井实际情况，采用其工作面相应的周期来压步距，抽采钻孔为上向钻孔，钻孔倾角取50-60度，钻孔之间间距为0.5m，钻孔终孔位置之间间距不得小于5m，其中至少应有一条钻孔的钻进方向近似垂直于工作面走向。
有益效果：采用该方法，通过注气管路注入带压烟气可以平衡采空区内的气压，抑制采空区自燃，同时烟气能够置换、驱替和抬升瓦斯气体进入采空区上方的环形裂隙圈中，而抽采瓦斯能够很好的降低上隅角瓦斯浓度，削弱潜在的瓦斯爆炸危险；
优点：通过注气管路注入的烟气，由于烟气是带压注入，降低了采空区与工作面之间的压力差，使得漏风风流变小，能够很好地解决采空区漏风及自燃问题；采用两条注气管道相互接替的布置方法，可以保证采空区易燃区域内一直存在注气源；同时可以驱替使得瓦斯聚集在环形裂隙圈中，一方面解决了上隅角瓦斯超限问题，同时也能够提高抽采瓦斯浓度和抽采瓦斯量，显著提高煤层瓦斯抽采效果，保障井下工人的安全。
附图说明
图1是本发明布置注气管路及抽采钻孔的俯视图。
图2是本发明布置注气管路及抽采钻孔的剖视图。
图3是本发明布置注气管路的细节俯视图
图中，1-回风巷，2-进风巷，3-采空区，4-冒落拱，5-注气管路，6-烟气释放口，7-钻场，8-抽采钻孔，9-烟气释放口保护物。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做进一步说明：
如图1、图2和图3所示，本发明的烟气驱替增强采空区瓦斯抽采及采空防治火灾方法，包括以下步骤：
a、在工作面的进风巷2外侧沿巷帮在底板上顺巷道走向并排敷设两条注气管路5，两条并排交错设置的注气管路5末端有25m的前后距离交错设置，注气管路5材质为无缝钢管，烟气释放口内的注气管路5部分经特殊加工制为花管样式，并封死注气管路5末端端口，注气管路5上设置的烟气释放口6应高于煤层底板20-30cm，在注气管路5上标注起注线和停注线，并随回采过程埋入采空区3内，其中在注气管路5末端上预设有烟气释放口6，烟气释放口6上方设有释放口保护物9构成的建构物用以保护烟气释放口6不被堵塞，释放口保护物9为石块或木垛构成；
b、在回风巷1内侧巷帮布置钻场7，钻自钻场7侧壁顶部向采空区3上方冒落拱4位置布置3-4个抽采钻孔8，抽采钻孔8均为穿层上向孔，穿过采空区3上方的裂隙带，以抽采此处富集的瓦斯气体；在钻场7内通过抽采钻孔8进行瓦斯抽采工作，当抽采钻孔8高度不足以达到冒落拱4高度时，进行钻场7之间的接替，钻场7之间的间距应根据矿井实际情况，采用其工作面相应的周期来压步距，抽采钻孔为上向钻孔，钻孔倾角取50-60度，钻孔之间间距为0.5m，钻孔终孔位置之间间距不得小于5m，其中至少应有一条钻孔的钻进方向近似垂直于工作面走向；
c、在回采过程中，只有当工作面推进到注气管路5的起注线时，方可利用矿井中的高压力管道向该注气管路5注入工业废弃烟气，工业废弃烟气通过发电厂等工厂尾气获得，工业废气烟气中主要成分为氮气、二氧化碳和二氧化硫等气体，可以被煤体吸附存储，且氮气和二氧化碳可以驱替及置换出采空区3残煤及围岩内赋存的瓦斯；两条注气管路5的注气工作开始与结束，都只取决于各自管路上起注线与停注线的标记位置，工业废弃烟气通过注气管路5上的烟气释放口6排入采空区3，在压力作用下工业废气驱赶采空区3内的瓦斯进入采空区3上方因回采形成的环形裂隙圈4内，从而有效防止抑制采空区3内可能出现的自燃危害；由于采空区易燃区范围为20-70m，因此注气管路5上设置的起注线与管路末端烟气释放口6之间距离设为20m，考虑到工作面采煤机与刮板输送机的布置，因此注气管路5上设置的停注线与管路末端烟气释放口6之间距离设为47m，当工作面推进到停注线处，停止该注气管路5的注气工作并将其封死，在封死的该注气管路5后的管路延长线继续进行新的注气管路5的敷设工作，注气管路5敷设长度均为50m，同一注气管路5延长线上的两个烟气释放口6之间距离为50m，注气压力应随着矿井通风状况及释放口6与煤壁的距离而进行调整；抽采瓦斯工作接替期间，注气工作持续进行，但需要调整注气压力以避免烟气压力过大出现倒吹现象；
d、当工作面推进至注气管路5的停注线时，停止对注气管路5的注气工作，并封死注气管路5，随着工作面的推进，在管路5停注时间段内进行该注气管路5的后续敷设工作，在进行注气和抽采工作的同时，应当同步进行下一钻场7的布置工作。
工作原理：在回采过程中，采空区上方会形成环形裂隙圈，通过注入工业废弃烟气，可以将采空区赋存的瓦斯抬举至裂隙圈中，再通过抽采钻孔进行抽采；同时烟气的气体组成成分是很好的抑燃物，烟气的压力也能够很好的平衡采空区的气压，从而能够减少工作面向采空区的漏风；且由于采空区自燃带范围为20～70m，故设定管路起注距离与停注距离分别为20m和50m。