某矿1103工作面瓦斯涌出规律研究.pdf

2015年第40卷第3期
能源技术与管理
Vol 40 No.3
Energy Technology and Management
doi10.3969/j9n.1672-9943.2015.,03.021
某矿1103工作面瓦斯涌出规律研究
曹文涛',赵忠义2,湛莲香1
(1.运城职业技术学院矿山工程系,山西运城044000:2.六盘水师范学院矿山工程系,贵州六盘水553004
[摘要]运用瓦斯流动及涌出的基本理论和回归分析方法,对某矿1103工作面瓦斯涌出数
据进行分析,得出了工作面瓦斯涌出规律,探讨了工作面煤壁及落煤瓦斯涌出量与
日产量的关系、采空区瓦斯涌出量与エ作面推进速度的关系。在此基础上,运用统
计分析方法,对工作面瓦斯来源及构成进行分析。结果显示,采空区瓦斯涌出是エ
作面瓦斯的主要来源,且邻近层瓦斯涌出是采空区内瓦斯的主体
「关键词]上保护层开采;瓦斯涌出;瓦斯来源;回归分析
中图分类号]TD712.52[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2015)03-0053-02
层瓦斯在采动过程中也源源不断地涌向工作面叫。
1工作面概况
所以,研究回采工作面瓦斯涌出规律,实际上就是
某矿1103工作面作为一个上保护层开采的找出煤壁瓦斯和采空区瓦斯随开采速度及日产量
工作面,开采过程中瓦斯涌出量大,属于瓦斯重灾的变化特性关系。
区。该工作面走向长1796m,采长177m,圈定可2.1媒壁及落煤瓦斯涌出日产量变化关系
采储量约102万t,采用一进两回的“U+”型通风
工作面煤壁及落煤涌出的瓦斯,大部分由工作
方式,即机巷进风、风巷和专排巷回风。机、风巷及面风流直接带入回风巷道中,只有少部分瓦斯在工
专排巷设计断面13m2。工作面通风示意图如图1作面沿程漏风流的作用下带入采空区内,并随采空
所示。考察期间工作面瓦斯涌出总量较大,平均涌区涌出瓦斯一-起由工作面专排巷及抽采系统排
出量达到35 mo/min左右,部分开采时间段瓦斯涌出。由于工作面瓦斯浓度在工作面巷道内大体符
出总量超过40mmin,回风巷、上隅角瓦斯浓度合线性分布,因此,取工作面漏风风流的瓦斯浓度
维持在0.5%左右。专排巷瓦斯浓度相对较高,平为工作面瓦斯浓度的平均值。根据该矿通风数据,
均达到1.8%左右。
由工作面漏人采空区内的风量约为150m/min,
风帘黄泥墙
因此由漏风瓦斯浓度和漏风量可以计算出由工作
面漏入采空区的瓦斯量。由工作面风量及瓦斯浓
310机巷
度可计算出工作面瓦斯量,两者之和即为工作面
刘类风帝
煤壁及落煤瓦斯涌岀总量。结合考察期间该工作
黄泥
面日产量数据,可得出工作面内煤壁及落煤瓦斯
煤涌岀随日产量变化情况,如图2所示。
310风
0弓ー
10
9
图11103工作面通风示意图
三5
2工作面瓦斯涌出规律
1000150020002500
日产量/
众所周知,煤层一旦被暴露或采动,原有的瓦图2工作面煤壁及落煤瓦斯涌岀随日产量变化情况
斯压力平衡就会遭到破坏,煤体中的瓦斯立即解
由图2可得瓦斯涌出量与工作面产量的回归
吸并向外放散。随着回采工作面的推进,工作面煤方程
壁上的煤被不断采落运出,其所含有的瓦斯也就
v=-4×10-1x2+0.0024x+5.3768
源源不断地释放到工作面风流中。该工作面作为
R2=0.2362
个保护层开采工作面,采空区遗煤瓦斯及邻近
式中:y表示煤壁及落煤瓦斯涌岀量,m/min;
2015年6月
54
曹文涛,等某矿1103工作面瓦斯涌出规律研究
Jun,2015
x表示工作面日产量,t;R表示相关性系数。
回风巷道的煤壁自掘进至开始回采前经过长时间
由图2可看出工作面煤壁及落煤瓦斯涌出量暴露,一般已经超过煤壁瓦斯涌出的枯竭期,所以
总体上随着日产量的増加而增大,但从回归方程工作面运输及回风巷道煤壁瓦斯涌出量很低,研
来看,它们两者之间线性关系不明显,R2仅为究时对该部分瓦斯涌出量忽略不计。
0.2362。
(2)工作面瓦斯涌出;主要包括工作面煤壁涌
2.2工作面采空区瓦斯涌出随工作面推进速度出和落煤瓦斯涌出2部分。工作面涌出的瓦斯一
变化关系
部分经过风流直接排至回风巷,另一部分在漏风
作为上保护层开采的1103工作面,在开采过风压作用下漏入采空区。
程中邻近层瓦斯将通过裂隙涌人采空区,然后在
(3)采空区瓦斯涌出:采空区内的瓦斯涌出主
压差的作用下涌入到回采工作面。采空区瓦斯要包括有受采动影响的卸压邻近层以及开采层本
的大量涌出严重威胁工作面的安全生产。因此,为身遗煤所涌出的瓦斯。采空区内涌出的瓦斯及由
了更好地治理1103工作面的瓦斯,对该工作面采工作面漏入采空区的瓦斯,经由工作面专排巷和
空区瓦斯涌出规律的研究就显得尤为重要。根据采空区抽采系统排出。
1103工作面的生产数据,对采空区瓦斯涌出量随3.1煤壁及落煤瓦斯涌出
工作面推进速度变化情况进行分析,如图3所示。
1103工作面煤壁及落煤涌出的瓦斯,大部分
36f
由工作面风流直接带入回风巷道中,但是仍有少
34
部分瓦斯在工作面沿程漏风流的作用下带入采空
30
28
?"26
区内。为了计算煤壁及落煤的瓦斯涌出量,必须对
兴
24
由工作面漏入采空区这一部分瓦斯量进行计算
1.522.533.544.555.5
根据以往统计数据的分析,可知工作面瓦斯浓度
工作面推进速度/(md)
在工作面巷道内大体符合线性分布,因此取工作
图3工作面的采空区瓦斯涌出随工作面
面漏风风流的瓦斯浓度为工作面瓦斯浓度的平均
推进速度变化情况
值,并且根据该矿通风数据,由工作面漏入采空区
图3说明随工作面推进速度的加快,采空区内的风量约为150 m/min。由于开采强度会影响
绝对瓦斯涌出量逐渐增大,而采空区相对瓦斯涌煤壁及落煤的瓦斯涌出量,且工作面风流强度会
出量则逐渐减小。分析认为:工作面的推进速度直影响工作面向采空区的漏风量,为减小误差,选取
接影响上覆岩层的移动变形,当工作面推进速度产量接近平均日产量且风流稳定的时间段,对工
慢时,上覆岩层冒落充分,采空区能充分压实,采作面煤壁及落煤的瓦斯涌出量进行统计,结果如
空区容纳瓦斯的空间减小,因此采空区瓦斯涌出表1所示。
量增加;相反,当工作面推进速度快时,上覆岩层
表1煤壁及落媟瓦斯溺岀情况
变形相对较小,采空区容纳瓦斯的空间相对较大,
煤壁及落
内部可以积存大量瓦斯,因此采空区相对瓦斯涌日产量风量浓度出量量/斯浓斯量媒瓦斯通
出量就减小。
%(mmin)(mmi度/%( m/m出量ノ
(m/min)
3工作面瓦斯来源及构成分析
1425,622110.459.951500.230.3410.29
520.6422880.378.471500.190.248.74
一般情况下,回采工作面的瓦斯涌出量Q主
1520.6422250.347.571500.170.267.82
要由3部分组成
4p Q=Q+Q+Q
1663.2