綜采工作面瓦斯?jié)舛确植家?guī)律研究

李 霞,蘆 倩,朱耀杰,趙耀江

（太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024）

綜采工作面瓦斯?jié)舛确植家?guī)律研究

李 霞,蘆 倩,朱耀杰,趙耀江

（太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024）

基于沙曲礦系高瓦斯礦井，（其14205工作面有上下鄰近層及鄰近采空區(qū)），采空區(qū)瓦斯涌出達(dá)60%以上，易使綜采面瓦斯?jié)舛瘸蓿绊懝ぷ髅娴陌踩a(chǎn)。針對(duì)性地研究了綜采面瓦斯?jié)舛确植家?guī)律，對(duì)綜采面瓦斯治理和瓦斯涌出量預(yù)測(cè)均有重要的意義。

高瓦斯；綜采面；瓦斯?jié)舛确植?/p>

1 問題的提出

沙曲礦為優(yōu)質(zhì)焦煤生產(chǎn)基地，井田范圍較大，地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層賦存呈現(xiàn)多煤層、近距離、高瓦斯等特點(diǎn)，且屬煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井。沙曲礦現(xiàn)主采4號(hào)煤層，即14205工作面，其煤層瓦斯含量、工作面瓦斯涌出量大到國(guó)內(nèi)也較少見，同時(shí)伴有瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象；現(xiàn)有抽放形式在一定程度上雖緩解了綜采工作面的瓦斯超限和局部區(qū)域瓦斯積聚，但未完全消除工作面生產(chǎn)中遇到的瓦斯隱患；在某些情況下，采煤機(jī)連續(xù)割煤30～40min，工作面瓦斯探頭就會(huì)超限，形成斷電，造成工作面采煤機(jī)割割停停。因此需對(duì)工作面瓦斯涌出要情況做進(jìn)一步的觀測(cè)，并對(duì)工作面瓦斯?jié)舛确植悸蛇M(jìn)行的深入研究，以期分析工作面瓦斯來源及準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)涌出量，提出可行可靠、經(jīng)濟(jì)適用的瓦斯防治技術(shù)保證安全生產(chǎn)。

2 工作面概況

14205 工作面為傾斜長(zhǎng)壁工作面，為南二采區(qū)第五個(gè)回采工作面，其北面為已回采完畢的14204工作面，現(xiàn)主采的4號(hào)煤層，上距3號(hào)煤層平均10.34m，下距5號(hào)煤層平均6.16m，厚度0.84～6.05 m，平均2.98m工作面切眼寬度200m，可采長(zhǎng)度855m，可采面積0.17km2。綜采工作面瓦斯涌出量100m3/min以上。

3 解決的辦法

實(shí)際考察并測(cè)出沿煤層走向分布、傾向分布、垂直煤壁方向，在工作面三維空間內(nèi)瓦斯的濃度分布。

3.1 沿煤層走向的瓦斯?jié)舛确植紶顩r

為了掌握綜采工作面和采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律，使測(cè)定結(jié)果更具科學(xué)性和代表性，并真實(shí)反映工作面風(fēng)流中瓦斯實(shí)際情況，沿工作面進(jìn)風(fēng)側(cè)每隔45m建立一個(gè)測(cè)站，依次A、B、C、D、E，在每個(gè)測(cè)站從煤壁至采空區(qū)均勻布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)[1]，共25個(gè)測(cè)點(diǎn)；在進(jìn)、回風(fēng)巷距采面15m左右各布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)量采面瓦斯?jié)舛确植紩r(shí)，測(cè)量時(shí)間分別選在采煤機(jī)剛割完1刀煤時(shí)（采煤機(jī)在進(jìn)風(fēng)口處）和檢修班進(jìn)行。此時(shí)工作面不受割煤影響，相對(duì)穩(wěn)定。表1和表2即為生產(chǎn)班和檢修班的瓦斯?jié)舛葴y(cè)定數(shù)據(jù)。

根據(jù)14205綜采面的表1和表2，繪制出瓦斯?jié)舛妊刈呦蚍植嫉膱D1和圖2。從圖1、2看出，采面瓦斯?jié)舛葟倪M(jìn)風(fēng)側(cè)至回風(fēng)側(cè)逐漸增大。進(jìn)風(fēng)到采面中部范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓淮?，采面中部到回風(fēng)上隅角瓦斯?jié)舛仍黾虞^快，尤其是靠近回風(fēng)側(cè)30m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛容^高，在采煤機(jī)割煤時(shí)瓦斯?jié)舛染秃苋菀壮蓿枰扇∮行Т胧┙档突仫L(fēng)巷的瓦斯?jié)舛?以保證14205工作面的安全生產(chǎn)。

造成這種分布規(guī)律的原因是：進(jìn)風(fēng)流的一部分經(jīng)過采場(chǎng)時(shí)漏入采空區(qū)，再從采空區(qū)后半段又逐漸返回到工作面，并將采空區(qū)的較高濃度瓦斯帶進(jìn)工作面，使工作面瓦斯?jié)舛戎饾u增高[2]。理論和實(shí)踐表明，靠近回風(fēng)隅角從采空區(qū)返回的風(fēng)量最大，帶出的瓦斯量也大，致使上隅角附近瓦斯?jié)舛仍龈?，這就是上隅角瓦斯容易超限的原因。

表1 14205綜采面生產(chǎn)班瓦斯?jié)舛确植紲y(cè)定數(shù)據(jù)表

表2 14205綜采面檢修班瓦斯?jié)舛确植紲y(cè)定數(shù)據(jù)表

3.2 沿煤層傾斜方向的瓦斯?jié)舛确植紶顩r

根據(jù)14205綜采面的表1表2，繪制出瓦斯?jié)舛妊孛簩觾A向分布的圖3和圖4（測(cè)點(diǎn)為從煤壁至采空區(qū)）。

由圖3、4看出，從煤壁至采空區(qū)（支架尾）瓦斯?jié)舛瘸尸F(xiàn)高、較高、低、較高、高的分布趨勢(shì)，即在煤壁和采空區(qū)之間有一個(gè)瓦斯最低點(diǎn)，最低點(diǎn)的位置在采面的不同位置有所不同。在沙曲礦U+L（兩進(jìn)一回）型通風(fēng)方式下，最低點(diǎn)大致出現(xiàn)在離采空區(qū)1/4～1/3處；此處的瓦斯?jié)舛茸畹忘c(diǎn)即是煤壁與采空區(qū)瓦斯涌出的分界點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)及觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，U+L型通風(fēng)情況下，采空區(qū)涌出到工作面的瓦斯涌出量小于U型通風(fēng)時(shí)瓦斯涌出量，其原因是兩進(jìn)一回使采空區(qū)的壓差減小。從圖3、4看出，上隅角附近是采面瓦斯?jié)舛容^高的區(qū)域，是采空區(qū)瓦斯涌出到采面主要通道，因此防止上隅角瓦斯超限是工作面瓦斯治理的重點(diǎn)。

圖1 14205綜采工作面生產(chǎn)班走向方向瓦斯?jié)舛确植?/p>

圖2 14205綜采工作面檢修班走向方向瓦斯?jié)舛确植?/p>

圖3 14205綜采工作面生產(chǎn)班傾向瓦斯?jié)舛确植?/p>

3.3 沿煤層高度方向的瓦斯?jié)舛确植紶顩r

在工作面空間，沿煤層高度方向分為上、中、下三個(gè)測(cè)區(qū)。根據(jù)14205綜采面的瓦斯?jié)舛瓤臻g分布測(cè)定數(shù)據(jù)繪制出瓦斯?jié)舛仍诳臻g上的分布，見圖5和圖6。研究表明，在工作面上風(fēng)口段、中部的瓦斯?jié)舛仍诳臻g分布上從上到下差異較小，而靠近尾巷處差異比較大。這是主要由于風(fēng)流從進(jìn)風(fēng)側(cè)經(jīng)過采場(chǎng)時(shí)，有一部分風(fēng)流至采面中部逐漸漏入采空區(qū)，漏入采空區(qū)的風(fēng)流從工作面的后半段又逐漸返回到工作面，并將采空區(qū)的較高濃度瓦斯帶進(jìn)工作面，使工作面瓦斯?jié)舛戎饾u增高，在空間分布上有較大的變化。理論和實(shí)踐表明，靠近回風(fēng)上隅角從采空區(qū)返回的風(fēng)量最大，帶出的瓦斯量也大，致使上隅角附近瓦斯?jié)舛仍龈?，空間分布差異也較大[3]。

圖5 14205綜采工作面檢修班瓦斯?jié)舛瓤臻g分布

圖6 14205綜采工作面生產(chǎn)班瓦斯?jié)舛瓤臻g分布

4 結(jié)論

由上述瓦斯實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及圖形可知：高瓦斯綜采工作面在沿煤層走向靠近回風(fēng)側(cè)的瓦斯?jié)舛容^高，主要原因是采空區(qū)漏風(fēng)回到工作面攜帶的瓦斯造成的，此處可以采用上隅角埋管治理。沿煤層傾向在離采空區(qū)1/4～1/3處瓦斯?jié)舛容^低，此處可做為綜面瓦斯涌出和采空區(qū)瓦斯涌出的分界處。沿煤層高度方瓦斯?jié)舛确治鲋拷仫L(fēng)側(cè)瓦斯?jié)舛容^高，其主要原因仍是采空區(qū)漏風(fēng)回到工作面攜帶的瓦斯所致。測(cè)出進(jìn)出的風(fēng)量，就可預(yù)測(cè)綜采面的瓦斯涌出量。

文中所用方法可以準(zhǔn)確測(cè)定綜采工作面各種瓦斯涌出源涌出量大比例以及瓦斯?jié)舛确植家?guī)律,且其方法簡(jiǎn)單易行、便于推廣。

14205 工作面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明,鄰近煤層、采空區(qū)、圍巖瓦斯涌出量占60%，煤壁瓦斯涌出量占40%。工作面進(jìn)入正?；夭善跁r(shí),瓦斯大部分來自于回采過程中的鄰近層。工作面宜采用走向高抽巷抽采工作面及鄰近層瓦斯。工作面上隅角瓦斯問題嚴(yán)重，在雙巷布置的條件下，采用U+L（兩進(jìn)一回）有利于綜采面瓦斯的治理。

〔1〕郭奉賢，魏勝利.礦山壓力觀測(cè)與控制［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

〔2〕賈寶財(cái)，劉振宇.U型通風(fēng)方式采煤工作面上隅角瓦斯處理方法［J］.煤炭技術(shù)，2005，27（5）：88-89.

〔3〕凌志遷，楊勝強(qiáng)，王義江，等.許家林.大采長(zhǎng)綜放面瓦斯來源及濃度分布測(cè)定及分析［J］.能源技術(shù)與管理，2007,（2）:1-5.

Study on Gas Concentration Distribution Law in Fully-Mechanized Mining Working Face

LI Xia,Lu Qian,Zhu Yao-jie,Zhao Yao-jiang
（College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024,China）

Shaqu Mine is a high gassy mine （its14205 working face has up-down adjacent layers and adjacent gobs）.The gas outflow from the gobs is above60%,which will cause the gas ultra-limit in entry corner and threaten the safety in work faces.The study on gas concentration distribution law is important to the gas control and prediction of its emission volume in fully-mechanized mining working face.

high gassy,fully-mechanized mining working face,gas concentration distribution

TD712+.52

A

1672-5050（2010）03-0054-03

2009-11-18

李 霞（1982—），女，河南安陽人，在讀碩士研究生，從事煤礦安全方向研究。

徐樹文