21116綜采工作面瓦斯涌出規(guī)律分析

夏新苗+李龍

摘 要：綜采工作面瓦斯涌出狀況是決定采取治理措施及治理效果的主要依據(jù)，通過研究21116綜采工作面回采期間的瓦斯涌出規(guī)律，得出了瓦斯涌出量與產(chǎn)量存在一定正相關(guān)性的結(jié)論；并結(jié)合21116綜采面一起瓦斯超限事故，驗證了煤壁瓦斯涌出規(guī)律，得出需加強工作面回采期間的煤壁防片幫管理的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；瓦斯涌出；規(guī)律

一、工作面概況

21116綜采工作面為二水平東翼首采工作面，西起-720m東一B組軌道石門，東至東二11-2～4煤底板軌道石門?；仫L(fēng)順槽煤層底板標(biāo)高為-702.0～-711.2m，運輸順槽煤層底板標(biāo)高為-752.1～-767.8m。工作面上方布置有21116頂抽巷，頂抽巷內(nèi)錯回風(fēng)順槽平面距離45m，巷道底板距6煤頂板垂距13.6m～22.3m。下方布置有21116底抽巷，底抽巷內(nèi)錯運輸順槽平面距離50m，巷道底板距6煤底板垂距55.0m～66.6m。

6煤層為謝橋煤礦B組煤關(guān)鍵保護層，平均厚度2.18m，為區(qū)段較穩(wěn)定的大部可采煤層，上距8煤層平均為33.26m，下距5煤層和4-2煤層分別為18.12m、25.62m。該面6煤層不穩(wěn)定，沿順槽方向煤層底板起伏較大，煤層產(chǎn)狀為190°～202°∠11°～16°，厚度為0.4m～6.6m，平均煤厚2.6m；煤層下部普遍發(fā)育一層夾矸，夾矸為泥巖，均厚0.4m。煤層呈黑色，塊狀及粉末狀，半暗型煤為主，夾有鏡煤及絲炭，局部含1～2層泥巖夾矸。

工作面初采期間，將主要采用上隅角埋管抽采、尾巷抽采和風(fēng)排等方式治理瓦斯；工作面回采期間，將主要采用上隅角埋管抽采、和風(fēng)排等方式治理本煤層瓦斯；采用6煤頂板抽采巷和4煤底板抽采巷穿層鉆孔治理鄰近層瓦斯。

二、瓦斯來源分析

綜采工作面的瓦斯涌出取決于煤層自然因素和礦山技術(shù)條件等諸多因素。研究表明，綜采工作面瓦斯涌出關(guān)系如圖2所示。一般情況下，回采工作面瓦斯涌出包括三部分，即落煤瓦斯涌出、煤壁瓦斯涌出及采空區(qū)瓦斯涌出。

21116綜采工作面采用單一走向長壁綜合機械化采煤法，工作面煤厚0.4～6.6m，平均采高為2.6m，局部回采范圍內(nèi)不能一次采全高。故將其瓦斯涌出源劃分為煤壁（圍巖）瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出、采空區(qū)（殘煤）瓦斯涌出及上下鄰近層（未采分層）瓦斯涌出4個部分。

三、瓦斯涌出規(guī)律分析

（一）瓦斯涌出量與產(chǎn)量的關(guān)系

眾所周知，煤層受采掘影響，原有的瓦斯壓力平衡會遭到破壞，煤層中賦存的瓦斯就會不斷解吸并向外涌出。落煤瓦斯涌出量主要取決于落煤量、煤層瓦斯含量及運出順槽時殘余瓦斯含量，一般來說，產(chǎn)量的增加會導(dǎo)致工作面瓦斯涌出量的增加。

從圖中可以看出，工作面瓦斯涌出量與產(chǎn)量呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性。但有時產(chǎn)量的增加并未伴隨著瓦斯涌出量的增加，這是由于隨著推進速度的加快，采場覆巖受到的采動影響相對減小，于是鄰近層的瓦斯來不及通過裂隙進入到開采層，從而不會對工作面瓦斯涌出量產(chǎn)生大的影響。同時，可以看出，11月19日至20日21116工作面停產(chǎn)，工作面瓦斯涌出量由30m3/min降至20m3/min，表明21116工作面正常生產(chǎn)時，由生產(chǎn)落煤時產(chǎn)生的瓦斯涌出量占總瓦斯涌出量的33%左右。因此，工作面的產(chǎn)量對瓦斯涌出有一定的影響，在工作面總的供風(fēng)能力一定的情況下，為使工作面的瓦斯?jié)舛炔怀?，就必須?yán)格控制生產(chǎn)能力，實現(xiàn)以風(fēng)定產(chǎn)。

（二）煤壁瓦斯涌出量規(guī)律

煤壁瓦斯涌出強度的大小取決于煤層的瓦斯壓力、煤層的孔隙和裂隙結(jié)構(gòu)、煤對瓦斯的吸附性能以及地質(zhì)條件[2-3]。隨著工作面的推進，受礦山壓力影響，煤壁前方的瓦斯壓力平衡遭到破壞，由于煤體內(nèi)部至煤壁存在瓦斯壓力梯度，瓦斯沿著煤體裂隙及空隙向工作面涌出。瓦斯涌出強度隨著煤壁暴露時間的延長而衰減。

以21116工作面為例，2013年8月28日夜班割煤時，25～35架及38～48架對應(yīng)煤壁發(fā)生片幫造成工作面瓦斯超限。深究其原因可能與工作面受初次來壓影響，煤壁前方瓦斯壓力增大破壞了原有的平衡，加之煤體松軟，煤壁瓦斯涌出強度增大；且未追機移架支護頂板及煤壁，造成煤壁片幫，極短時間內(nèi)新鮮煤體大量暴露，加劇了瓦斯涌出強度。

四、結(jié)論

1、通過分析21116工作面2013年11月回采期間的瓦斯涌出量與產(chǎn)量關(guān)系，得出工作面瓦斯涌出量與產(chǎn)量存在一定的正相關(guān)性的結(jié)論，落煤瓦斯涌出量占總瓦斯涌出量的33%左右，可應(yīng)用于其他相似工作面的瓦斯涌出量預(yù)測。

2、采煤工作面回采初期，工作面配風(fēng)量往往滿足工作面的需求，影響工作面回風(fēng)瓦斯?jié)舛鹊年P(guān)鍵為煤壁瓦斯涌出量的大小，因此需加強工作面的煤壁防片幫管理。

3、采煤工作面瓦斯涌出量由于回采速度、抽采效果、地質(zhì)異常區(qū)域呈現(xiàn)增加趨勢。在上述特殊時段，及時增加配風(fēng)量，加大抽采量，加強現(xiàn)場管理，保證瓦斯涌出在可控的規(guī)律范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞啟香，王凱，楊勝強.中國采煤工作面瓦斯涌出規(guī)律及其控制研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，29（1））9-14.

[2]曲方，劉克功，趙洪亮.基于煤壁瓦斯涌出初速度的綜掘工作面瓦斯涌出量預(yù)測[J].煤礦安全，2004，35（8）：1-4.

[3]周世寧，林柏泉.煤層瓦斯賦存與流動理論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1997.endprint