廢棄礦區(qū)有害氣體泄漏的原因
1)采空區(qū)積聚大量有害氣體。較老的淺層采空區(qū)，由于原始煤層含CH4量少，氣體易于逸出，通常不會積聚大量瓦斯。目前已知的泄漏事故主要是礦井瓦斯氣體在地表泄漏。氣體主要有3個來源：生產中的采煤工作面、廢棄時間較短的淺層采煤工作面和開采深度較大的采空區(qū)。當煤層上覆蓋層中存在H2S，N2等氣源時，其可能發(fā)生泄漏。采空區(qū)如有自燃現象發(fā)生，也可能出現CO和CO2泄漏。
2)具有通向地表的滲流通道。有害氣體最可能的滲流途徑包括：廢棄井筒、淺層采空區(qū)、砂巖頂板(特別是當裂隙發(fā)育且上覆蓋層較薄或缺失時)、回填的采石場或露天礦(與地下采煤工作面或巷道連通時)等。此外，在受采動影響的現代應力場中，處于張性或張扭性應力狀態(tài)的斷裂帶，也可能為有害氣體提供長距離的運移通道。由于廢棄礦井的通風和排水系統(tǒng)不再運行，井下有害氣體，特別是CH4可以自由地運移，因其密度較空氣輕(ρ=0.727g/L)，具有上升傾向，只要井下有連通的巷道和其他途徑，最終將在地表泄漏。
3)地表大氣壓力下降或地下氣體壓力增加。在廢棄煤礦地下氣體與大氣連通的情況下，當兩者間壓力差穩(wěn)定時，將形成混合氣并處于穩(wěn)定狀態(tài)。當地表氣壓下降或地下氣體壓力增加時，混合氣的O2含量下降，CH4等地下氣體成分增加，地下有害氣體向地面運移。在通常情況下，廢棄礦區(qū)不再實施排水，地下水位將逐步上升。由于CH4等氣體難溶于水，受地下水的驅使，采空區(qū)中的瓦斯發(fā)生運移而積聚，使壓力增加，從而改變了地下氣體與地表大氣的壓力差，造成地下有害氣體向地表運移，發(fā)生泄漏。
4)與深部采區(qū)連通，有供給持久的氣源。快速回充的地下水也可能減少氣體運移的通道，甚至完全圈閉深部采空區(qū)的有害氣源。當淺部采空區(qū)全部被地下水充滿時，災害氣體泄漏現象將會減少。如果沒有滲流途徑，深部采區(qū)的有害氣體不會向地表泄漏。然而，由于季節(jié)性降雨量的變化和局部抽排地下水等情況，可能導致間歇式的氣體運移和局部積聚效應，特別是實施鉆探等工程，將地表或發(fā)生氣體泄漏的淺層采空區(qū)與深部采空區(qū)溝通，深部積聚的有害氣體就可能為地表的泄漏提供相當持久的氣源。瓦斯等有害氣體長期在地表泄漏的礦區(qū)，大多數淺部采空區(qū)已與深部氣源連通。
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