高抽巷爬坡段瓦斯抽采效果分析

摘 要：瓦斯問(wèn)題一直是采煤工作中的重大隱患，高抽巷是在開采層頂部處于采動(dòng)影響形成的裂隙帶內(nèi)挖掘的專用抽放巷道，高抽巷瓦斯抽放技術(shù)在治理瓦斯方面效果顯著。本文以余吾煤業(yè)N2201高抽巷為研究背景，分析研究高抽巷爬坡期間各層位段的抽采效果。

關(guān)鍵詞：瓦斯；高抽巷；爬坡段

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.042

1 高抽巷豎直層位變化概況

N2201高抽巷自停頭段開始爬坡，首先沿8°角爬坡抽采，爬坡平距169.05m，豎直豎直層位從1.2m逐漸增大至24.41m。

N2201高抽巷第二爬坡段自169.05m處開始，沿5°角爬坡，爬坡平距163.92m，豎直豎直層位從24.41m逐漸增大至38.6m。

N2201高抽巷經(jīng)兩個(gè)變坡段后達(dá)到最大豎直層位38.6m，后經(jīng)-4°角下坡至巷道平巷段，平巷段豎直層位變化在30～33m之間，無(wú)明顯坡度變化。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，N2201高抽巷自下坡進(jìn)入平巷段到巷道口下坡坡度始變點(diǎn)共計(jì)500m，豎直層位在23～33m之間變化。

2 高抽巷層位與抽采數(shù)據(jù)關(guān)系

為了研究N2201高抽巷爬坡期間各層位段的抽采效果，將高抽巷層位每5m設(shè)為一個(gè)變量，見表1。通過(guò)分析產(chǎn)量一致情況下不同階段高抽巷抽采濃度、抽采混量的變化獲得相對(duì)最佳層位。

根據(jù)以上觀測(cè)數(shù)據(jù)作高抽巷抽采數(shù)據(jù)隨層位變化的相關(guān)曲線，見圖1。

（1）抽采混量與高抽巷抽采負(fù)壓以及工作面產(chǎn)量具有很大關(guān)系，抽采濃度作為純流量與混合流量的比值，可以綜合反映高抽巷的抽采效果，所以，選取高抽巷抽采濃度作為判定抽采效果最佳工況點(diǎn)的抽采數(shù)據(jù)指標(biāo)[1-2]。

（2）由抽采濃度隨層位的變化曲線可以作出濃度-層位的二次相關(guān)性曲線y=-0.018x2+0.681x-1.277，（y表示高抽巷抽采濃度，x表示高抽巷所處層位）如圖3-1所示。通過(guò)對(duì)二次函數(shù)求導(dǎo)，可得出該曲線的最大值點(diǎn)，即濃度與層位的最佳工況點(diǎn)。當(dāng)x=18.9m時(shí)，抽采濃度取得最大值，可以認(rèn)為該處為最佳層位[3]。

3 工作面產(chǎn)量與抽采數(shù)據(jù)關(guān)系

為了比較工作面產(chǎn)量與高抽巷抽采數(shù)據(jù)的變化關(guān)系，需要將變量控制為單一變量，即高抽巷的抽采負(fù)壓、層位要相對(duì)一致。為此在15m、20m層位段內(nèi)選取抽采負(fù)壓一致的高抽巷抽采數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，見圖2、圖3。

由兩個(gè)層位段的產(chǎn)量-抽采數(shù)據(jù)來(lái)看，工作面的產(chǎn)量差在2000噸以上時(shí)對(duì)高抽巷的抽采濃度、抽采純量有一定影響。

但是，根據(jù)抽采混量的變化曲線可以看出，抽采混量與產(chǎn)量并不存在線性相關(guān)性，主要原因是抽采混量與高抽巷的抽采范圍即高抽巷跟隨工作面的垮落與溝通情況具有很大關(guān)系，這與高抽巷距煤層頂板距離及工作面的整體推進(jìn)速度有必然聯(lián)系[4]。

4 高抽巷抽采效果與瓦斯變化關(guān)系

4.1 工作面產(chǎn)量與風(fēng)排量變化關(guān)系

（1）高抽巷風(fēng)排階段瓦斯變化情況。高抽巷風(fēng)排試驗(yàn)期間，工作面風(fēng)量相對(duì)穩(wěn)定，選取層位變化不大的階段對(duì)不同產(chǎn)量下工作面的瓦斯變化進(jìn)行分析[5]。

（1）通過(guò)將工作面3處風(fēng)排瓦斯?jié)舛戎稻€性回歸可得出三個(gè)不同地點(diǎn)受工作面產(chǎn)量變化的影響程度，其中后溜：y=7×10-5x+0.019；上隅角：y=1.1×10-4x+0.058；回風(fēng)流：y=1.06×10-4x-0.064；其中y表示濃度值，x表示日產(chǎn)量。

（2）由3條線性回歸曲線的斜率可以看出，高抽巷風(fēng)排狀態(tài)下工作面3個(gè)地點(diǎn)受日產(chǎn)量影響程度為：上隅角>回風(fēng)流>后溜。

（1）通過(guò)將工作面3處風(fēng)排瓦斯?jié)舛戎稻€性回歸可得出三個(gè)不同地點(diǎn)受工作面產(chǎn)量變化的影響程度，其中后溜：y=8×10-5x+0.109；上隅角：y=8.88×10-5x-0.077；回風(fēng)流：y=5.73×10-5x+0.136；其中y表示濃度值，x表示日產(chǎn)量。

（2）由3條線性回歸曲線的斜率可以看出，高抽巷風(fēng)排狀態(tài)下工作面3個(gè)地點(diǎn)受日產(chǎn)量影響程度為：上隅角>后溜>回風(fēng)流。

綜上所述，高抽巷在特定層位與負(fù)壓下，工作面日產(chǎn)量越大，工作面的瓦斯?jié)舛仍礁?，其中上隅角瓦斯?jié)舛仁苋债a(chǎn)量變化最為明顯，其次是回風(fēng)流與后溜。

4.2 高抽巷抽采效果與瓦斯變化關(guān)系

為單獨(dú)研究高抽巷抽采效果對(duì)工作面瓦斯涌出量的影響，選取不同層位抽采效果下，日產(chǎn)量相對(duì)一定時(shí)工作面風(fēng)排瓦斯量的變化情況進(jìn)行分析。

以對(duì)比層位15m段與20m段為例，高抽巷抽采所占比例減小，工作面風(fēng)排瓦斯量相對(duì)增大。但是，工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛扔?.5%增大至0.54%，上隅角最大瓦斯?jié)舛扔?.8%降低至0.59%，充分說(shuō)明高抽巷抽采比例大小與工作面瓦斯?jié)舛鹊臏p小無(wú)必然關(guān)系，工作面瓦斯?jié)舛扰c工作面的產(chǎn)量及瓦斯含量具有直接關(guān)系。

5 總結(jié)

（1）高抽巷層位在10m～15m范圍內(nèi)進(jìn)行過(guò)風(fēng)排試驗(yàn)，由該階段的抽采與風(fēng)排數(shù)據(jù)可以看出，該階段高抽巷與工作面采空區(qū)的溝通情況最為理想，風(fēng)排瓦斯可取得與抽采一樣的效果。

（2）通過(guò)控制單一變量法，作出高抽巷爬坡段的濃度-層位二次回歸曲線y=-0.018x2+0.681x-1.277，當(dāng)x=18.9m時(shí)，抽采濃度取得最大值，可以認(rèn)為該處為最佳層位。

（3）工作面的產(chǎn)量差在2000噸以上時(shí)對(duì)高抽巷的抽采濃度、抽采純量有一定影響但是，抽采混量與產(chǎn)量并不存在線性相關(guān)性。

（4）通過(guò)線性回歸得出，高抽巷在特定層位與負(fù)壓下，工作面日產(chǎn)量越大，工作面的瓦斯?jié)舛仍礁?，其中上隅角瓦斯?jié)舛仁苋债a(chǎn)量變化最為明顯，其次是回風(fēng)流與后溜。

（6）高抽巷抽采比例大?。ㄐЧ┡c工作面瓦斯?jié)舛鹊慕档团c否無(wú)必然關(guān)系，工作面瓦斯?jié)舛扰c工作面的產(chǎn)量及瓦斯含量具有直接聯(lián)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]張旭臣，許力.高瓦斯回采工作面頂板高抽巷瓦斯抽放的應(yīng)用[J] .煤炭技術(shù)，2008，27（11）：75-76.

[2]董善保.高抽巷瓦斯抽放技術(shù)在治理采煤工作面瓦斯方面的應(yīng)用[J].煤礦安全，2005，36（08）：8-10.

[3]何健.高河煤礦高抽巷合理位置的選擇[J].煤，2015（12）：56-58.

[4]苗磊剛，石必明，秦如祥.高瓦斯工作面高抽巷合理位置與抽采效果研究[J].煤礦開采，2016，21（06）：77-80.

[5]何磊，田偉，劉營(yíng).高抽巷位置對(duì)瓦斯抽采效果的數(shù)值模擬研究[J].能源技術(shù)與管理，2014，39（04）：26-28.

作者簡(jiǎn)介：于麗雅（1986-），女，河北廊坊人，碩士，助教，主要從事安全技術(shù)及工程方面的教學(xué)和研究工作。endprint