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淮南煤田为高瓦斯煤层群开采，受开采层采动影响，邻近煤层的卸压瓦斯大量向回采工作面和采空区涌出，因此其采空区瓦斯是工作面瓦斯涌出的主要来源之一。采空区瓦斯抽放是瓦斯治理的重要途径，而地面钻孔抽放是美国采空区瓦斯抽放技术中应用最为成功的方法之一，在澳大利亚的许多矿井，以及我国的铁法矿业集团、淮北矿业集团，都成功地对该方法进行了应用。
为了更好地对采空区瓦斯进行抽采及对地面钻孔的合理参数进行设计，需要对地面钻孔服务区域工作面的瓦斯涌出情况有所了解，也有必要对使用地面钻孔抽放采空区瓦斯的抽放流量进行预计。因此选择谢桥矿作为试验地点，采用COSFLOW软件对1242(1)工作面和13118工作面的瓦斯涌出情况及地面钻孔抽放采空区瓦斯的流量进行了模拟预测，预测结果与现场实测结果比较吻合，说明采用 COSFLOW模型预测工作面瓦斯涌出和采空区瓦斯抽放是可行的。
1试验区概况
谢桥矿位于淮南煤田潘谢矿区西翼，井田处于不对称的谢桥隐伏向斜北翼西段，为一简单的单斜构造，地层走向近东西，倾向南，倾角80～150，平均120。井田东西走向长度浅部为8．5 km，深部为11．5 km，倾斜宽4．3 km，面积约4l km2。
试验区选在1242(1)，13118工作面。1242(1)工作面宽240 m，长3000 m；所开采的是均厚2．8 m的11．2号煤层；煤层沿工作面倾角约130～160。13118工作面为8#煤层工作面，煤层平均厚度2．9 m，工作面长1520 m，宽210 m。
煤层结构简单，局部含炭质泥岩夹矸一层。顶板以泥岩为主，八线以东多为砂岩及石英砂岩；底板为泥岩及砂质泥岩。该长壁工作面在开切眼标高为-420 m，而停采线标高为-510 m。煤层倾角平均120，上顺槽要比下顺槽高出50m。采用单巷道进风，双巷道回风。
2采空区瓦斯抽采的COSFLOW模拟预测及验证
模拟研究和预测采用由澳大利亚联邦科学与工业研究院编制的COSFLOW模拟软件，该软件是基于层状岩体在采动条件下的力学和流动耦合原理的三维有限元程序，适合于模拟由开采造成的岩石变形和应力重新分布、瓦斯涌出等问题。本研究中， COSFLOW模拟被应用于预测1242(1)工作面的瓦斯涌出和采空区地面钻孔瓦斯抽放量。
2．1 COSFLOW模拟模型的建立
针对工作面的具体情况及在淮南现场收集的数据，并借鉴以往的建模经验，建立COSFLOW模型。
图l显示了用于模拟1242(1)工作面的简化的地质钻孔柱状图。所建模型的含水层是从l号层的顶部到2号层的底部。在l号层的顶部施加1．5MPa的压力，使得11．2号开采煤层的赋存压力为5MPa。
每采40 m，删除相应的有限元，以此模拟工作面的回采。所建模型模拟了14步(总长560 m)的长壁回采。表1列出了模拟时所分的多种情况。a煤层和b煤层的瓦斯含量保持为常量2．3m3／t。
2．2 COSFLOW模拟预测的结果
谢桥矿1242(1)工作面瓦斯涌出量的模拟预测结果见图2，1#地面钻孔瓦斯抽放量的模拟结果见图3。
预测的工作面瓦斯流动速率(瓦斯涌出量)在9．0～10．5m3/min，而针对不同瓦斯含量情况的 COSFLOW预测到的钻孔抽放产出流量约2l～25m3/min。在情况2和情况4的条件下，预测结果稍有不同，表明在此阶段采空区抽放对瓦斯涌出几乎没有影响。
2．3 COSFLOW模拟预测结果的验证
在1242(1)工作面回采过程中，对瓦斯涌出量和1#地面钻孔抽放采空区瓦斯的流量进行了测定。表2为1#地面钻孔所处位置附近测定的工作面瓦斯涌出量和采空区钻孔抽放量的实测数据。
由表2可见，工作面瓦斯涌出量在9～11m3/min内波动，平均值为9．63m3/min；采空区钻孔的瓦斯抽放量在15～30m3/min内波动，平均值为19．(15m3/min。
通过将模拟预测(例如，工作面瓦斯涌出量和采空区钻孔瓦斯产量)和矿井的实测数据进行对比，可以看出COSFLOW预测与实际的矿井瓦斯涌出情况能很好地吻合。
预测的工作面瓦斯涌出量为9．0～10．5m3/min，这与矿井实测的平均瓦斯涌出量9．6 m3/min相当吻合。对于是否进行采空区瓦斯抽放，COSFLOW预测表明其对此工作面瓦斯涌出的影响非常小。矿井的现场实测也说明了同样的趋势。即使采空区钻孔被完全切断，工作面瓦斯涌出量也保持在同一水平。
矿井地面钻孔瓦斯抽放量维持在15～30m3／min，而针对不同瓦斯含量情况的COSFLOW预测到的钻孔产出速率约21～25m3／min，两者也能较好地吻合。
3 13118工作面瓦斯涌出的COSFLOW模拟预测
为了进一步验证COSFIDW模拟预测结果的准确性，对谢桥矿13118工作面的瓦斯涌出量进行了模拟。图4为用于COSFLOW模拟的工作面的平面简图。
按同样的方法建立COSFLOW模拟模型，只是初始参数发生了变化。
模型中含水层是9号岩层的顶部到2号岩层的底部。在9号岩层的顶部加载1．5MPa的压力，导致所开采的8煤层的赋存压力为2．6MPa。
所有的三层煤层的瓦斯含量为2m3/t。这里同样是每采40 m删除相应的有限元，以此模拟工作面的回采。所建模型同样模拟了14步(总长560m)的工作面回采。
COSFLOW预测结果如图5所示。预测所得的平均瓦斯涌出速率为2．7m3/min，与在工作面回采时的现场实测的工作面绝对瓦斯涌出量2．6 m3/min相当吻合。
4结论
1)对谢桥矿1242(1)工作面瓦斯涌出及地面钻孔采空区瓦斯抽放进行了COSFLOW模拟及预测，结果与现场实测结果相吻合。预测的工作面瓦斯涌出量为9．0～10．5m3/min，这与矿井实测的平均瓦斯涌出量9．6m3/min相当吻合；矿井地面钻孔瓦斯抽放量为15～30m3／min，而针对不同瓦斯含量情况的 COSFLOW预测到的钻孔产出速率约2l～25m3/min，两者基本一致。
2)对于是否进行采空区瓦斯抽放，COSFLOW预测表明其对此工作面瓦斯涌出的影响非常小。矿井的现场实测也说明了同样的趋势。即使采空区钻孔被完全切断，工作面瓦斯涌出量也保持在同一水平。
3)在进一步模拟预测中，COSFLOW预测的13118工作面的平均瓦斯涌出量约2．7m3／min，这与实测的工作面绝对瓦斯涌出量2．6m3／min相当吻合。
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