通风压力与瓦斯关系分析

通风压力与瓦斯关系分析
朱福顺1,李瑞敬2
(1.峰峰矿务局运销处,河北邯郸056201; 2.峰峰矿务局小屯矿,河北邯郸056201)
摘要:论述了通风压力与煤矿井下瓦斯涌出之间的关系,并通过实例介绍了大气压力、通风压力对掘进工作面和采空区瓦斯涌出量的影响。

关键词:大气压力;通风压力;瓦斯涌出;影响
中图分类号:TD712文献标识码:B文章编号:1007-1083(2002)03-0016-02
Analysis on relationship between ventilation pressure and methane concentration
Z HU Fu-shun1,LI Rui-jing2
瓦斯存在状态为煤岩赋存状态和空气游离状态,而煤岩赋存状态又为游离状态和吸附状态,且其流动时服从不同的规律,如达西定律,伯努力方程等,但其共同点是由高压区流向低压区。

而且随着煤层周围瓦斯压力的降低,会有更多的吸附状态的瓦斯转变为游离状态。

因此,矿井的瓦斯涌出量不仅与煤(岩)层的瓦斯含量、开采方法等有关,还与通风压力有很大关系。

1大气压力与瓦斯
大气压力对井下/封闭区0内瓦斯涌出影响较大,大气压力低时,瓦斯涌出量大,反之则小。

某矿的249大煤工作面顶层采空区运料道为临时密闭,如图1所示。

在某年7月份,瓦斯监测数据显示,该地区回风道在每日11~15时均出现瓦斯超限现象,而此时该地区通风系统无变化,为查出原因,在地面全天记录大气压力值,并与该回风道24h 瓦斯监测曲线相对照,发现每日11~15时瓦斯超限的同时,地面的大气压力也相应降低,其主要原因是,运料道临时密闭墙密闭不严,每日11~15时大气压力低时,墙内外压差增加,使采空区漏风量增加,瓦斯涌出量和浓度也相应增加。

tg C=OC
CB tg B=OC
CD
tg A=OC
C A
则:tg2B+tg2A=OC 2
C D2+
OC2
CA2
=
OC2(CD2+C A2)
CD2@C A2
由C ABD的平面关系可知:CD2+C A2=AD2,代入上式得:
tg B+tg A=OC2@AD2 CD2@C A2
又由C ADB的平面几何的有关定理得出:
C A=AB@AD,CD=BD@AD,代入上式得:
OC2@AD2 AD2@AB@BD =
OC2 AB@B D
又从C ADB的平面关系可知:AB@BD=C B2
代入上式得:
OC2
AB@BD=
OC2
C B2
从OC B的立体图形可知:tg C=OC CB
所以:
OC2
CB2
=tg2C,即tg2B+tg2A=tg2C
那么:C=arctg(tg2B+tg2A)-2
对tg D=
tg B
tg A
的证明:
tg B
tg A=
OC
CD
OC
C A
=
C A
C D=tg D,所以tg D=
tg B
tg A
4结论
利用计算法确定煤层产状在开采设计及日常技术管理当中已得到证实并收到较好的效果。

作者简介:刘兴锁(1965-),男,河北南宫人,邢台矿业集团葛泉矿掘进二区区长,工程师。

(收稿日期:2002-03-21;编辑:吕桂安)
16河北煤炭2002年第3期
图1 249通风系统示意
2 通风压力与瓦斯
通风压力对煤(半煤岩)掘进工作面瓦斯涌出量影响较小。

如一台28kW 局扇供风的掘进工作面,回风瓦斯浓度为1%时,若串联一台28kW 风机,通风压力增加一倍,回风瓦斯浓度却降低011%~012%,约降低10%~20%,但对于距煤层较近的岩巷掘进工作面,通风压力对其瓦斯涌出量影响较大。

通风压力降低时,
瓦斯涌出量有时会成倍增加。

图2 大煤底层工作面通风系统示意
例1:某矿一掘进工作面为岩巷,在距大煤煤层
10m 时停头,施工了一个<75mm 穿透大煤煤层的测压钻孔(已封闭),该工作面安设11kW 局扇一台,供风量为210 /min,通风距离为100m,回风瓦斯浓度为013%,瓦斯绝对量为0163 /min,按此计算,停风8h 后,该工作面瓦斯浓度应在2%以下,但实际瓦斯浓度却在10%以上,是正常值的5倍以上。

分析其原因是,正常通风时迎头通风压力约为103177kPa,局扇停风后,通风压力降为10313kPa,造
成煤层瓦斯流动压差增加约470Pa,促使瓦斯含量较高的大煤煤层中部分吸附状态的瓦斯转化为游离状态,并使煤层中的瓦斯沿岩层裂隙大量涌出,增加了掘进工作面的瓦斯涌出量。

因此,对于附近有煤层,煤层瓦斯含量又很大,但正常通风时瓦斯涌出量又较小的岩巷更要加强风量和通风压力管理,严格瓦斯监测,防止突发瓦斯事故的发生。

例2:某工作面位于一条主要回风道的末端,为大煤底层工作面,如图2所示。

工作面结束后,瓦斯绝对涌出量为117 /min,而在放断顶后的一段时间内,在开动一台11kW 局扇的情况下,瓦斯浓度达到
了2%,瓦斯绝对涌出量达到了4 /min,增加了135%。

其主要原因是,该地区位于主要回风道的末端,工作面放断顶后,其回风道通风负压急剧上升,相当于在回风道安设一台抽瓦斯局扇,使工作面采空区两端的通风压差增加,采空区漏风量增加,将采空区高浓度瓦斯大量抽出,从而使工作面回风道瓦斯绝对涌出量增加。

例3:上例中,工作面采空区已封闭,回风道正在回撤工字钢,回风量为291 /min,瓦斯浓度为014%,瓦斯绝对出量为1116 /min,由于主要回风道需运输设备,利用进风道中的调节墙控制风量,而将主要回风道中的调节墙拆除,结果在拆除调节墙后,回风量变为339 /min,瓦斯浓度为1%~3%,持续时间达24h,瓦斯绝对涌出量平均达到了5 /min,增加近4倍。

原因依然是主要回风道调节墙拆除后,回风道通风负压增加很大,采空区漏风压差增加,使含有高浓度瓦斯的采空区漏风量相应增加,瓦斯绝对涌出量增加。

3 结 语
在上述几个实例中,如果对通风压力与瓦斯的关系有一个正确的认识和分析,及早采取安全技术
措施,就会避免瓦斯超限事故的发生。

/瓦斯超限就是事故0,杜绝瓦斯超限事故,重在超前采取措施。

因此,在通风系统调整时不仅要分析风量变化对瓦斯浓度和涌出量的影响,还要考虑、分析通风压力变化对瓦斯涌出量的影响,做到/防患于未然0。

作者简介:朱福顺(1963-),男,河北武安人,峰峰矿务局运
销处,工程师。

(收稿日期:2001-11-14;编辑:吕桂安)
172002年第3期
河北煤炭。