废弃矿区有害气体泄漏的原因

1)采空区积聚大量有害气体。较老的浅层采空区，由于原始煤层含CH4量少，气体易于逸出，通常不会积聚大量瓦斯。目前已知的泄漏事故主要是矿井瓦斯气体在地表泄漏。气体主要有3个来源：生产中的采煤工作面、废弃时间较短的浅层采煤工作面和开采深度较大的采空区。当煤层上覆盖层中存在H2S，N2等气源时，其可能发生泄漏。采空区如有自燃现象发生，也可能出现CO和CO2泄漏。

2)具有通向地表的渗流通道。有害气体最可能的渗流途径包括：废弃井筒、浅层采空区、砂岩顶板(特别是当裂隙发育且上覆盖层较薄或缺失时)、回填的采石场或露天矿(与地下采煤工作面或巷道连通时)等。此外，在受采动影响的现代应力场中，处于张性或张扭性应力状态的断裂带，也可能为有害气体提供长距离的运移通道。由于废弃矿井的通风和排水系统不再运行，井下有害气体，特别是CH4可以自由地运移，因其密度较空气轻(ρ=0.727g/L)，具有上升倾向，只要井下有连通的巷道和其他途径，最终将在地表泄漏。

3)地表大气压力下降或地下气体压力增加。在废弃煤矿地下气体与大气连通的情况下，当两者间压力差稳定时，将形成混合气并处于稳定状态。当地表气压下降或地下气体压力增加时，混合气的O2含量下降，CH4等地下气体成分增加，地下有害气体向地面运移。在通常情况下，废弃矿区不再实施排水，地下水位将逐步上升。由于CH4等气体难溶于水，受地下水的驱使，采空区中的瓦斯发生运移而积聚，使压力增加，从而改变了地下气体与地表大气的压力差，造成地下有害气体向地表运移，发生泄漏。

4)与深部采区连通，有供给持久的气源。快速回充的地下水也可能减少气体运移的通道，甚至完全圈闭深部采空区的有害气源。当浅部采空区全部被地下水充满时，灾害气体泄漏现象将会减少。如果没有渗流途径，深部采区的有害气体不会向地表泄漏。然而，由于季节性降雨量的变化和局部抽排地下水等情况，可能导致间歇式的气体运移和局部积聚效应，特别是实施钻探等工程，将地表或发生气体泄漏的浅层采空区与深部采空区沟通，深部积聚的有害气体就可能为地表的泄漏提供相当持久的气源。瓦斯等有害气体长期在地表泄漏的矿区，大多数浅部采空区已与深部气源连通。

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