西峪煤礦3518綜放工作面瓦斯涌出規(guī)律分析

張志斌

（山西太原西峪煤礦，山西 太原 030024）

太原西峪煤礦核定生產(chǎn)能力120萬t/a，投產(chǎn)以來瓦斯涌出量一直較低，但隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量呈逐年上升趨勢。3518綜放頂煤工作面回采初期，工作面瓦斯涌出量不高，上隅角瓦斯?jié)舛燃s0.3%，但隨著回采面的推進，工作面瓦斯涌出量不斷增大，尤其是上隅角瓦斯急劇升高、頻繁超限，嚴重影響安全生產(chǎn)。為解決上隅角瓦斯超限問題，要對3518綜放工作面瓦斯涌出規(guī)律分析研究，為治理上隅角瓦斯治理提供科學依據(jù)。

1 工作面概況

3518工作面位于西峪煤礦五采區(qū)左側(cè)，上山方向為未采實體煤，下山方向相鄰的3516工作面已采空，開采3號煤。工作面走向長510m，傾斜長170 m，煤層傾角3°～10°，煤層平均厚度5.25m，厚度相對穩(wěn)定。工作面絕對瓦斯涌出量4.5 m3/min，煤塵為弱爆炸性，煤層自燃傾向性為Ⅲ類，煤層瓦斯含量為3.515～5.059 m3/t，煤層瓦斯壓力0.43 MPa，鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)0.073～0.115d-1，煤層透氣性系數(shù)為 1.798 m2/MPa2·d，屬于較難抽放煤層。工作面采用“U”型通風，設計配風量1350m3/min。工作面采用綜采放頂煤工藝，回采循環(huán)步距0.6 m。

2 工作面瓦斯涌出規(guī)律的測定分析

生產(chǎn)實踐表明：回采工作面瓦斯涌出強度，不僅與煤層賦存有關(guān)，還受工作面布置方式、回采工藝、回采強度、通風方式、配風量等影響?，F(xiàn)場研究時，需對3518工作面瓦斯涌出量分別沿傾向與走向的不同地點測量瓦斯?jié)舛?，以各測點變化，研究瓦斯涌出規(guī)律。

1）工作面沿傾向的瓦斯涌出規(guī)律的測定：在進風流、工作面風流、回風流、上隅角處共布48個測點，見圖1。從進風巷開始，以工作面內(nèi)各測點與進風巷的距離為橫坐標，以傾向各測點平均瓦斯?jié)舛葹榭v坐標,做各測點瓦斯?jié)舛茸兓瘓D，見圖2。

圖1 3518回采工作面測點布置示意圖

圖2 沿工作面傾向各測點瓦斯?jié)舛茸兓瘓D

從圖看出，3518回采面瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽繌倪M風側(cè)到回風側(cè)逐漸增大，從進風巷開始到距進風巷110 m左右處，瓦斯?jié)舛仍鲩L不明顯、升高幅度不大，瓦斯?jié)舛染?.1%以下。即從110m到160m左右處，瓦斯?jié)舛仍鲩L速度較快，但增幅強度不是最大。工作面瓦斯增長強度最大區(qū)域出現(xiàn)于回風側(cè)靠近上隅角15 m范圍內(nèi)，測點瓦斯?jié)舛葟?.15%增大到0.45%以上。分析認為，在通風負壓的作用下，工作面進風側(cè)風流進入采空區(qū)后，將在工作面回風側(cè)流回工作面，并最后進入回風巷，而在風流流回工作面過程中帶出采空區(qū)內(nèi)高濃度瓦斯，致使工作面回風側(cè)范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛仍龈咻^快。通過分析可知，3518綜放工作面瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽繌倪M風側(cè)到回風側(cè)逐漸增大，從工作面中部到工作面中后部瓦斯平均增長速度較快，采面中部到回風側(cè)瓦斯涌出的幅度較大，本工作面瓦斯涌出強度最大范圍出現(xiàn)于靠近回風側(cè)15m以內(nèi)。此區(qū)域應作為上隅角瓦斯治理的重點。

2）工作面沿走向時瓦斯涌出規(guī)律的測定：在工作面內(nèi)沿走向布置A、B、C、D、E共5個測點測量，依據(jù)傾向測點：工作面進風側(cè)（2、3測點），前中段（4、5測點），中段（6測點），中后段（7、8測點），工作面回風側(cè)（9，10測點），共5個區(qū)域（見圖2）；進行工作面走向上瓦斯?jié)舛确植家?guī)律研究。以綜放工作面煤壁為起點，以沿工作面走向布置的測點到工作面煤壁的距離為橫坐標，以瓦斯?jié)舛葹榭v坐標，做出各測點的瓦斯?jié)舛茸兓瘓D，見圖3～圖 7。

圖3 進風側(cè)點工作面傾向各測點瓦斯?jié)舛茸兓瘓D

圖4 前中段點工作面傾向各測點瓦斯?jié)舛茸兓瘓D

圖5 中段點工作面傾向各測點瓦斯?jié)舛茸兓瘓D

圖6 中后段點工作面傾向各測點瓦斯?jié)舛茸兓瘓D

圖7 回風側(cè)點工作面傾向各測點瓦斯?jié)舛茸兓瘓D

從圖看出，除圖7外均呈現(xiàn)出一個不對稱的“V”字狀，其不對稱程度以及濃度拐點到工作面煤壁距離位置的變化是隨測點在工作面傾向上位置的不同而變化：從進風側(cè)起到工作面中段（測點2到測點6處），均為鄰近工作面煤壁處的瓦斯?jié)舛葹楦?；但隨著走向上距離的增加瓦斯?jié)舛戎饾u下降到一個最低值后再回升；靠近煤壁最高瓦斯?jié)舛群筒煽諈^(qū)側(cè)最高瓦斯?jié)舛仍诠ぷ髅嬷泻蠖危y點7、8處）基本持平，靠近采空區(qū)側(cè)最高濃度稍高；到工作面回風側(cè)（測點9、10處）瓦斯?jié)舛葟拿罕陂_始逐漸上升直到采空區(qū)側(cè)為最高。圖5顯示曲線在測點4、5處出現(xiàn)兩個“倒V”形狀，其原因應是：該區(qū)域測量濃度時，采煤機停留于測點4靠近回風巷一側(cè)，以采煤機為界靠近回風側(cè)是暴露的新鮮煤壁，瓦斯涌出濃度相對較大，加上機組本身占據(jù)了一定的工作空間，致使風流在局部范圍內(nèi)出現(xiàn)紊亂現(xiàn)象，導致此段曲線出現(xiàn)兩個變化拐點。圖7顯示曲線沒有出現(xiàn)拐點，直接以采空區(qū)側(cè)瓦斯?jié)舛葹樽畲?，說明該處采空區(qū)瓦斯涌出強度要比煤壁涌出瓦斯強度相對較大。

3）綜上所述，3518綜放工作面走向瓦斯涌出規(guī)律為：從進風側(cè)開始到工作面中后部，瓦斯涌出強度以靠近煤壁瓦斯?jié)舛葹榇?；到中后部時煤壁瓦斯?jié)舛群筒煽諈^(qū)濃度相當，回風側(cè)特別是靠近上隅角處采空區(qū)瓦斯涌出強度較大，此情況說明工作面漏風帶較寬，上隅角瓦斯治理時應考慮此因素。再者，通過現(xiàn)場測定及分析表明，工作面采煤機割煤、放頂煤時瓦斯涌出量較大，一般較其他工序升高50%以上?；夭蛇^程中工作面初次來壓時，瓦解涌出量開始增加，此后隨周期來壓而波動。

3 結(jié)論

西峪煤礦3518綜放工作面，瓦斯沿傾向涌出的規(guī)律是：瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽繌倪M風側(cè)到回風側(cè)逐漸增大，從進風側(cè)到工作面中后部，升高幅度不大。從工作面中后部到工作面回風側(cè)各測點瓦斯平均增長速度較快，但增幅強度不是最大；工作面瓦斯增長強度最大區(qū)域出現(xiàn)于回風側(cè)靠近上隅角15m范圍內(nèi)。由于工作面瓦斯涌出強度最大范圍較窄，容易導致上隅角區(qū)域瓦斯?jié)舛燃眲∩摺Ｍ咚寡刈呦蛴砍龅囊?guī)律是：從進風側(cè)至中后部為煤壁處工作面瓦斯?jié)舛容^高，然后逐漸下降；至中后部（距回風巷為工作面全長三分之一處）基本持平，然后采空區(qū)側(cè)瓦斯?jié)舛戎饾u升高，靠近上隅角區(qū)域涌出的瓦斯?jié)舛容^高。這說明工作面漏風帶較寬、容易引起采空區(qū)瓦斯在上隅角區(qū)域集中涌出，造成上隅角瓦斯超限現(xiàn)象。