采空区下综采工作面瓦斯涌出来源探索及治理

摘　要：通过对5101回采工作面各状态下瓦斯涌出量的实测，探索采空区下综采工作面瓦斯涌出来源，应用该结果，制定瓦斯治理方案，为制定瓦斯治理措施提供了可靠依据，杜绝了生产期间瓦斯超限现象，确保了采面的安全生产。

关键词：采空区 综放工作面 来源 探索及治理

1.概述

鑫飞集团毛家庄煤业有限公司5101工作面是5#煤的第1个工作面，属一次采全高综采工作面，其顶部是4#号煤采空区，中间有3—4米的砂岩与之隔开，由于受采动影响顶板冒落采空区瓦斯涌入采面和回风，造成5101工作面在回采期间瓦斯涌出量为9.80m3/min，回风流浓度达0.81%（超过山西省有关瓦斯浓度下调20%的规定）。5101工作面掘进期间瓦斯绝对涌出量为2.62m3/min，2012年初开始初采，初采期间瓦斯绝对涌出量达到9.82m3/min以上，生产班由于机组割煤、移架等工序平行作业，致使上隅角、工作面回风经常瓦斯超限，极大地限制了采面生产能力，给安全生产带来了重大隐患。为此，探索掌握5101综采工作面瓦斯涌出来源，是治理回采工作面瓦斯的重要依据，确保安全生产的关键所在。

为掌握瓦斯涌出来源，对检修班、生产班各工序分别进行了瓦斯涌出量实测，通过实测数据表明瓦斯涌出主要来源于暴露的煤体和采空区冒落瓦斯涌出及上隅角，其大小取决支架后顶板的冒落情况、上隅角空间的大小、煤体暴露时间的长短、单位时间内采落煤炭的多少。根据这些数据，确定：一是对4#煤采空区、5101采面工作面及上隅角进行瓦斯抽放；二是合理分配采面风量，最大限度的稀释支架后及煤壁的瓦斯；三是生产班把移架和割煤作业分开进行。经过采取这些措施，杜绝了生产期间瓦斯超限现象，确保了采面的正常生产。

2.瓦斯涌出来源探索

2.1实测回采工作面各种状态下瓦斯涌出量，确定5101综采工作面瓦斯涌出主要来源。由上表可以看出抽放瓦斯率达到65%左右。

2.1.1煤层暴露面瓦斯涌出量

5101回采工作面长度约170米，煤层厚度平均4.05米，平均暴露面积688.5m2。工作面在不动实体煤、正常通风情况下，瓦斯绝对涌出量为：（见下表）

2.1.2机组落煤时瓦斯涌出量

抽放瓦斯后分别测定机组机组采煤、移架时的瓦斯浓度、工作面风量，以及60分钟内机组运行期间瓦斯涌出量、瓦斯涌出相对增量、吨煤瓦斯释放量（见下表m3/min）

由上表可以看出：抽放瓦斯后回采工作面瓦斯涌出量随采煤和移架作业明显增大，因此对采面工序进行和理的安排和适当的风量调配十分重要。

2.1.3综采工作面风量计算

①根据综采工作面同时作业最多作业人数计算

综采工作面同时作业最多人数为60人，根据《规程》每人每分钟配风量取4 m3/min，经计算所需风量为

60X4 m3/min=200 m3/min

②根据瓦斯涌出量计算所需风量，根据连续观察一个月正常生产时瓦斯数据计算得出5101综采工作面的绝对瓦斯涌出量为6.54 m3/min，瓦斯涌出不均衡系数取1.82

100q瓦X1.82 =1190m3/min

③由于毛家庄煤业5101采煤未设尾巷，工作面风量按工作面气象条件计算

Q采=Q基本×K采高×K采面长×K温

其中 Q采——采煤工作面需风量，m3/min

Q基本——不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min

Q基本=60×工作控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速（不小于1.0m/s）

K采高——回采工作面采高调整系数（见表1）

K采面长——回采工作面长度调整系数（见表2）

K温——回采工作面温度与对应风速调整系数（见表3）

Q采=Q基本×K采高×K采面长×K温 =1179.36 m3/min

④按风速进行验算60×0.25×S

其中Q采——采煤工作面需风量，m3/min，S——工作面平均断面积，m2

应取最大风量1190 m3/min，但是实际配风为1200 m3/min

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2.1.4采空区瓦斯涌出量

由于工作面顶部是4#煤采空区，顶板的冒落后采空区的瓦斯涌向采面，经常造成采面上部十余台支架后部瓦斯超限，严重影响安全生产。

2.1.5超前压力造成的风巷备修段裂隙瓦斯涌出量经过实际测定，风流经过进风巷备修段后瓦斯浓度净增值为0.06%，则裂隙内瓦斯涌出量为：

0.06%x1200 m3/min =0.72m3/min。

2.1.6瓦斯涌出量可能与地面大气压下降、突然变化有关，但经实际观测，数据变化不大，为此，忽略不考虑。

2.2瓦斯涌出来源结果的应用

根据实际测定结果，采取如下措施，来控制了5101工作面的瓦斯超限现象，确保了安全生产。

2.2.1对采面工作面、采空区、上隅角进行瓦斯抽放。

在回风巷开钻场对采空区进行瓦斯抽放，回风巷煤壁打孔对本煤层进行瓦斯抽放、对上隅角进行埋管抽放。如（图1）

2.2.2抽放瓦斯后仍需降低机组割煤运行速度以低于1.5m/min较适宜。（见下表）

2.2.3使用好机组的喷雾设施。

2.2.4机组割煤、移架工序错开时间。

2.2.5检修班煤壁打超前钻孔，三花眼布置、眼深2m，提前释放瓦斯。

3.瓦斯抽放系统

毛家庄煤矿瓦斯抽放泵选用CBF610-2型水环式真空泵，管网敷设路线为：

（1）低负压系统（抽放上隅角和老采空区瓦斯）

采空区回风巷风井地面瓦斯抽放管路抽放泵站放空（或用户）

（2）高负压系统（抽放本煤层、邻近层瓦斯即采掘面预抽和邻近层抽采瓦斯）

工作面钻孔工作面回风顺槽回风巷风井地面瓦斯抽放管路抽放泵站放空

4.结语

通过对5101回采工作面各状态下瓦斯涌出量的实测，掌握了采面瓦斯涌出主要来源，为制定瓦斯治理措施提供了可靠依据，并且该探索结果的应用，杜绝了生产期间瓦斯超限现象，确保了采面的安全生产。同时为下一个工作面乃至今后进一步掌握瓦斯涌出规律及治理办法提供了宝贵的依据。