張 立

（山西晉神沙坪煤業(yè)有限公司，山西 忻州034000）

隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，大型綜合機(jī)械化采煤方法已成為我國煤炭的主要開采方式，目前，隨著礦井產(chǎn)能的不斷提升，工作面的回采強(qiáng)度，推進(jìn)速度都有顯著的提升，也造成工作面的瓦斯涌出量大幅度增加，時常導(dǎo)致工作面局部瓦斯及回風(fēng)巷道瓦斯超限。綜采工作面的瓦斯涌出主要來源于割煤作業(yè)、煤壁及采空區(qū)三部分，其中采空區(qū)瓦斯涌出量占總量的40%～50%〔1－3〕。影響工作面瓦斯涌出的因素較多，研究工作面瓦斯涌出分布規(guī)律，對采取有效、合理的瓦斯治理技術(shù)解決工作面瓦斯超限問題具有重要意義。

1 工作面概況

王家?guī)X煤礦18101綜放工作面采用“一進(jìn)兩回”通風(fēng)方式，內(nèi)錯瓦排巷布置，工作面傾斜長度為172m，煤層平均傾角10°，煤層平均厚度為6m，采高為3.2m，采用走向長壁后退式回采工藝。煤層直接頂為平均厚度2m的石灰?guī)r和1.5m厚泥巖，其中灰?guī)r裂隙不發(fā)育，頂板穩(wěn)定，單向抗壓強(qiáng)度為82.85MPa，抗拉強(qiáng)度為3.95MPa；基本頂為平均厚度7m的石灰?guī)r。底板大多為泥巖，局部為細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖。由于綜放工作面的瓦斯來源同煤層賦存和開采條件有關(guān)系，根據(jù)地質(zhì)報告，18101工作面無鄰近層，因此瓦斯來源主要是開采層和圍巖。

2 18101工作面瓦斯涌出分布規(guī)律

2.1 觀測站的建立

在王家?guī)X礦的18101綜放工作面建立觀測站進(jìn)行了連續(xù)觀測。在實測期間，工作面每隔10個液壓支架建立一個觀測站，在每個觀測站中，從該測站煤墻至工作面采空區(qū)依次布置5個觀測點。18101工作面布置70個測點。在進(jìn)、回風(fēng)巷距18101工作面15m處各布置一個測點。為分析上隅角及附近瓦斯涌出規(guī)律，在上隅角及端尾架布置共18個測點，具體為：1＃、4＃、7＃測點距煤幫300mm，距頂板200mm；3＃、6＃、9＃測點距支架300mm，距頂板200mm；4＃、5＃、6＃測點正對后溜；7＃、8＃、9＃測點正對支架中柱；10＃、11＃、12＃測點在后溜正上方；1＃、2＃、3＃測點距切頂線500mm，距頂200mm；14＃、15＃測點為兩組端尾架后尾梁架間；16＃、17＃、18＃為每組端尾架與后溜間的測點；19＃為正規(guī)架與端尾架間的臺階處測點（見圖1）。

圖1 18101瓦斯測點布置

2.2 工作面瓦斯?jié)舛确植家?guī)律

回采過程中，測定在每天8點檢修班及4點生產(chǎn)班進(jìn)行。觀測點分為中間普通支架觀測點、排尾架觀測點、進(jìn)風(fēng)巷觀測點、上隅角觀測點、回風(fēng)巷觀測點5個測定點，根據(jù)每次所測數(shù)據(jù)，繪制出瓦斯?jié)舛确植紙D。由圖2可知：工作面各處的瓦斯?jié)舛仁遣幌嗤?，在上隅角、采空區(qū)、頂煤放煤后等處瓦斯?jié)舛缺裙ぷ髅嫘迈r風(fēng)流經(jīng)過處的瓦斯?jié)舛雀?～3倍。瓦斯?jié)舛妊毓ぷ髅嫦虏窟M(jìn)風(fēng)到工作面上部逐漸變大，工作面下部至中部瓦斯?jié)舛仍龃蟮姆容^小，中部至工作面上部增大的幅度較大。尤其在工作面上部至上隅角30m范圍瓦斯?jié)舛日穹_(dá)到最大。這是由于新鮮風(fēng)流進(jìn)入工作面后，部分風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)側(cè)，而該部分風(fēng)流在工作面上半部進(jìn)入又重新進(jìn)入工作面，且從采空區(qū)內(nèi)帶出濃度較大的瓦斯。在工作面走向分布上，瓦斯?jié)舛扔擅簤?cè)至工作面采空區(qū)呈高、低、高的分布狀態(tài)。

圖2 18101工作面回采期間瓦斯?jié)舛茸兓?/p>

3 上隅角瓦斯變化與配風(fēng)量、產(chǎn)量的關(guān)系

對18101工作面停風(fēng)機(jī)（9月4日）到回采完畢的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，得到上隅角和瓦排巷瓦斯?jié)舛扰c產(chǎn)量、配風(fēng)量關(guān)系曲線圖。由圖3可知：隨著產(chǎn)量的增加上隅角瓦斯?jié)舛瘸噬仙厔?，由于割煤?qiáng)度的增加工作面推進(jìn)速度的加快導(dǎo)致工作面瓦斯涌出量大大增加，回風(fēng)流瓦斯和采空區(qū)遺落煤放散瓦斯的增多導(dǎo)致上隅角瓦斯?jié)舛壬仙?/p>

圖3 上隅角瓦斯?jié)舛扰c產(chǎn)量關(guān)系曲線

如圖4所示，上隅角瓦斯?jié)舛入S著配風(fēng)量的增加而呈上升趨勢，但是配風(fēng)量到一定值后上隅角瓦斯?jié)舛燃眲∠陆?，這是由于配風(fēng)量加大采空區(qū)漏風(fēng)量加大，從采空區(qū)涌出的瓦斯量增加，從而導(dǎo)致上隅角瓦斯?jié)舛壬?；隨著配風(fēng)量的繼續(xù)加大，過多的風(fēng)量對工作面瓦斯起到稀釋作用，故上隅角濃度有所降低，但是依然保持一個較高的濃度。

圖4 上隅角瓦斯?jié)舛扰c配風(fēng)量關(guān)系曲線

4 工作面瓦斯涌出量大小與周期來壓的關(guān)系

根據(jù)礦方資料，王家?guī)X煤礦18101工作面上覆巖層初次來壓步距為20～30m，平均為25m，工作面周期來壓步距為10～20m，平均為15m。在工作面來壓期間，工作面的瓦斯?jié)舛扔?.42%～0.56%增加到0.64%～0.9%。由圖5可知：18101工作面頂煤初次來壓之前，工作面瓦斯絕對涌出量維持在2～4m3／min；采煤進(jìn)尺在26m時，工作面瓦斯涌出量突然增加到7.3m3／min，且瓦斯涌出量繼續(xù)增加，表明18101工作面頂煤及其頂板初次來壓步距為26 m。

圖5 18101工作面初次來壓前后瓦斯涌出量

5 結(jié)語

1）工作面瓦斯?jié)舛仍诠ぷ髅婵臻g內(nèi)的分布是不均衡的，在上隅角、采空區(qū)、頂煤放煤后等處瓦斯?jié)舛缺裙ぷ髅嫘迈r風(fēng)流經(jīng)過處的瓦斯?jié)舛雀?～3倍。

2）上隅角瓦斯?jié)舛入S著產(chǎn)量的增加呈上升趨勢，隨著配風(fēng)量的增加而呈上升趨勢，但是配風(fēng)量到一定值后上隅角瓦斯?jié)舛燃眲∠陆怠?/p>

3）工作面周期來壓步距10～20m，在來壓期間，綜放面瓦斯?jié)舛扔?.42%～0.56%增加到0.64%～0.9%，瓦斯涌出量增加了50%以上。