1890煤矿回采工作面瓦斯涌出特征分析

【摘要】一般来说，工作面形成的时间越长，其暴露煤壁瓦斯放散的时间就越长。随着放散时间的增加，巷道上下帮10～20m范围内的煤体游离态瓦斯会逐渐减少，而吸附态瓦斯会缓慢解析为游离态瓦...

【摘 要】 通过对1890煤矿工作面回采期间的瓦斯涌出分析，确定瓦斯来源，为合理分配风量，确定产量，提供了先决条件，通过分析结果不断调整工作面抽采技术方法，杜绝了工作面回采期间上隅角及瓦斯超限事故。为邻近矿井的工作面瓦斯治理提供了重要参考价值。

【关键词】 回采工作面 瓦斯抽采 瓦斯来源

艾维尔沟矿区1890煤矿为多煤层开采矿井，可采煤层10层。随着开采强度的加大，工作面瓦斯涌出逐渐增加，工作面上隅角、回风巷出现瓦斯超限现象。矿井采取了大量的瓦斯治理技术手段，瓦斯治理取得了一定的效果。但矿井每个工作面影响瓦斯涌出来源不同，导致瓦斯治理措施技术也不相同。因此，选择合适的瓦斯治理措施，是矿井提高工作面瓦斯治理效果，减少瓦斯治理投入成本的一项重要问题。

1 回采工作面瓦斯涌出特点分析

回采期间回采工作面及回风流瓦斯主要来源于两个方面：本煤层瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出。回采工作面各瓦斯来源的瓦斯所占比重与回采工作面形成时间，上下邻近层瓦斯储量、层间距以及本煤层瓦斯抽采效果有关。

一般来说，工作面形成的时间越长，其暴露煤壁瓦斯放散的时间就越长。随着放散时间的增加，巷道上下帮10～20m范围内的煤体游离态瓦斯会逐渐减少，而吸附态瓦斯会缓慢解析为游离态瓦斯，且工作面深部的游离态瓦斯也会逐步向巷帮运移，这种放散――解析――运移的过程逐步达到一种平衡，此时工作面暴露煤壁的瓦斯放散速度竟会减慢。回采期间，暴露煤壁的瓦斯涌出在工作面回风瓦斯涌出中所占比重一般不大。

工作面采空区瓦斯涌出量的影响因素较多，一方面是浮煤、留煤量的多少影响采空区瓦斯涌出，另一方面邻近层瓦斯影响工作面采空区瓦斯涌出来。如果邻近层较近，且瓦斯赋存较大，其瓦斯通过裂隙涌入工作面采空区的瓦斯也会增加。

回采工作面瓦斯涌出可归纳为以下基本规律：（1）回采期间工作面本煤层瓦斯涌出占整个工作面及回风瓦斯涌出的80%～90%，邻近层瓦斯涌出量约占10%～20%；（2）在本煤层的瓦斯涌出量中，采空区的瓦斯涌出量占50%～60%；（3）采空区瓦斯涌出量中留、浮煤瓦斯涌出量占30%～40%，邻近层瓦斯涌出占60%～70%。

2 回采面瓦斯涌出计算

回采工作面瓦斯涌出量可表示为：

Q=Q1+Q2+Q3

其中：Q为回采工作面瓦斯涌出总量；Q1为暴露煤壁瓦斯涌出量；Q2为工作面落煤瓦斯涌出量；Q3为采空区浮煤、留煤瓦斯涌出量。

暴露煤壁的瓦斯涌出在回采前就应收集检测数据，回采前工作面及回风流瓦斯检测的浓度及风量是计算暴露煤壁瓦斯涌出量的基础数据，此数据一般容易获得。

工作面落煤瓦斯涌出量计算数据则具有时间限制。回采工作面瓦斯涌出除受煤层瓦斯含量、地质构造、邻近层瓦斯赋存影响外，还收回采强度、开采工艺的影响。在工作面推进过程中，瓦斯涌出量会有起伏波动。但在回采初期，特别是顶板首次垮落前，工作面及回风流瓦斯涌出基本上都为暴露煤壁瓦斯涌出与回采落煤涌出。

回采面采空区瓦斯涌出量的计算必须在顶板数次垮落后进行，回采初期由于采空区浮煤、留煤较少，且顶底板与邻近层沟通裂隙很少，其瓦斯涌出量也很少。

通过以上计算分析，可明确的掌握工作面回采期间的瓦斯来源，从而合理安排工作面通风、产量，选择合适的瓦斯治理手段。

3 1890煤矿工作面瓦斯治理技术分析

1890煤矿15123工作面属5号煤层，煤层厚度3.5m；16122工作面属6号煤层，煤层厚度3.4m。5号煤层上部法相距离41m处为4号煤层，与下部6号煤层法相距离19m。6号煤层下邻7号煤层层间距24m。

5号煤层为矿井的首采煤层，15123工作面回采期间其上下邻近层无开采活动，工作面煤体处于原始赋存状态。回采前工作面施工了顺层瓦斯抽采钻孔进行了抽采，钻孔间距为3m，但抽采效果不佳。在工作面供风量1550m3/min的情况下，回采过程中工作面上隅角与回风流瓦斯仍存在瓦斯积聚及瓦斯超限问题。

经过计算分析，15123工作面煤壁正常情况下瓦斯涌出量预计为2.2m3/min，落煤瓦斯涌出量为1.8m3/min，采空区瓦斯涌出量预计为6.42m3/min，其中邻近煤层瓦斯涌出量为5.42m3/min。可见，15123工作面邻近层瓦斯涌出量占整个工作面瓦斯涌出量的52%，采空区瓦斯涌出量占61.6%，必须采取采空区瓦斯抽采措施。为此，专门实施了上隅角插管抽采及顶板走向钻孔抽采措施，措施实施后工作面回风瓦斯浓度恢复到正常，通风量减小到1200m3/min，实现了安全生产。

16122工作面与15123工作面处于同一水平标高，位于15123工作面下部。15123工作面回采完毕后开始回采16122工作面。回采前对工作面进行了残余瓦斯含量测定，最大残余可解析瓦斯含量为4m3/t。

根据此数据计算，回采期间落煤瓦斯涌出量最大为7.2m3/min，采空区最大瓦斯涌出量为1.94m3/min。回采期间瓦斯涌出主要来源于本煤层。根据计算的落煤及采空区瓦斯涌出量，在通风量为1000m3/min时，回风瓦斯浓度将达到0.91%。

但分析认为不管是采空区的浮煤、留煤还是工作面的落煤，残余的4m3/t可解析瓦斯量不可能瞬时全部解析出来。按照以往的经验，1890煤矿6号煤层回采期间落煤瓦斯解析量在2m3/t左右，也就是说回采期间工作面瓦斯涌出量大约在4.96m3/min，由此可计算出在通风量为1000m3/min的情况下，回风瓦斯浓度为0.49%。由此我们做出预计，16122工作面正常回采期间不需要进行上隅角插管抽采及顶板走向钻孔抽采。

16122工作面正常回采后，经监控发现16122工作面在通风量1050m3/min的情况下，回风瓦斯浓度在0.3%左右，上隅角瓦斯浓度在0.13%左右，符合分析结果。

4 结语

通过1890煤矿两个工作面的瓦斯涌出特点及瓦斯治理方法分析，可知：加强回采工作面瓦斯分析，有利于全面掌控工作面瓦斯赋存情况，同时也有助于提前选择瓦斯治理手段，节省不必要的抽采工程量。根据分析结果得出：对于1890煤矿首采煤层工作面来说，必须开展上隅角及顶板抽采措施；而对于1890煤矿6号煤层卸压情况下，工作面残余可解析瓦斯含量小于4m3/min时可不进行上隅角、顶板走向钻孔抽采，但工作面风量必须保证1000m3/min以上。