采煤工作面瓦斯涌出规律及其防治

采煤工作面瓦斯涌出规律及其防治

邱建1，邱帅2

（1．肥城矿业集团公司白庄煤矿，山东肥城271623；2．肥城矿业集团公司梁宝寺二号井，山东嘉祥272404）

摘要采煤工作面瓦斯来源划分为煤壁、采落煤和采空区三部分，该文分析了回采过程中的瓦斯涌出规律，论述了在工作面回采过程中采用不同的通风系统、脉冲通风以及瓦斯抽放等控制瓦斯涌出的原理与技术的新成果。

关键词采煤工作面瓦斯涌出规律通风系统脉冲通风

中图分类号TD712+．5文献标识码A

Coal face the law and control of gas emission

Qiu Jian，Qiu Shuai

Abstract Coal face gas source into the coal wall，mining coal and gob off the three parts are given a formula for calculating gas emission．Analysis of the recovery process of gas emission law，discusses the process of recovery in the face of different ventilation systems，ventilation and gas drainage and other impulse control theory and technology of gas emission of the new achievements．

Key words coal face gas emission rules ventilation system pulse ventilation

白庄煤矿7105工作面，在层煤开采过程中，有过3次瓦斯异常涌出。工作面下隅角出现瓦斯浓度达到1．8%，达到超限断电浓度，回风流瓦斯浓度达到1．0%报警浓度。影响着生产效率的提高、机械化设备能力的发挥。

1采煤工作面瓦斯来源和涌出规律

1．1采煤工作面瓦斯涌出源及其计算

采煤工作面瓦斯涌出来源于煤壁、采落煤和采空区，后者又来源于邻近煤层和围岩。前两项瓦斯涌出强度与煤暴露时间的关系类似，都可以用q=q

e－βt方

程来描述，式中q、q

分别为煤暴露初始和t（min）时的瓦斯涌出强度，β为衰减指数。从中可知，不论是煤壁还是采落煤，暴露初始的瞬间涌出强度最大，以后随暴露时间的增长而呈负指数关系衰减。前两项也有不同之处，最重要的区别在于煤壁有被采煤层所含瓦斯源源不断地补给，并受采场矿山压力和煤体破坏所形成的裂隙以及采煤工艺过程所控制，所以在衰减过程中因矿压与裂隙生成变化而引起的瓦斯涌出强度波动是很大的；而采落煤是无瓦斯补给源和不受矿压控制的，所以在衰减过程中无波动。

已知开采煤层的瓦斯含量时，可按下式计算开采煤层煤壁和采落煤的相对瓦斯涌出量

q

b

=CX

式中：q

b

－开采煤层本层相对瓦斯涌出量，m3/t；

X－开采煤层的瓦斯含量，m3/t；

C－开采煤层在采煤工作面的瓦斯排放系数。

*收稿日期：2011－09－02

作者简介：邱建（1982－），男，汉族，山东肥城、大学学历，采矿助理工程师，从2009年起在肥城矿业集团公司白庄煤矿通防区从事技术管理工作。1．2回采过程中工作面瓦斯涌出变化特征

图1是白庄煤矿开采七层煤7105回采工作面瓦斯涌出量变化曲线。在回采初期35m以内，瓦斯涌出量不大，变化也小，这是开采层的瓦斯涌出。第一次老顶来压时，伴随着灰岩层等邻近层的卸压瓦斯涌出，形成第一个峰值，然后随着涌出时间的延长呈负指数规律衰减，显示出暴露面瓦斯涌出的特征。以后又有数次老顶来压，又伴随数次涌出量峰值和随后的衰减，开采层与邻近层卸压瓦斯涌出量逐次叠加，有时还出现波动，但总量都保持在较高的数值。由于各邻近层瓦斯储量有大有小，它们距开采层有近有远，层间岩性与厚度各异，每次来压时与采空区连通的裂隙网所沟通的各邻近层卸压瓦斯的储量有大有小，时间有先有后，裂隙网的流动阻力有高有低，这就形成邻近层瓦斯涌出量伴随着围岩活动，显现出多次峰值和各邻近层瓦斯涌出量依其距开采层的距离依次叠加的特征

。

图1回采过程中瓦斯涌出量变化曲线

2工作面瓦斯涌出的控制

工作面瓦斯涌出控制的目标是消除瓦斯积聚，确保采煤工作面和采区巷道风流中的瓦斯浓度控制在规定的范围以内。

2．1采用不同的工作面通风系统控制瓦斯

采煤工作面通风是控制瓦斯浓度的基本措施，通风系统必须稳定、可靠，保证不间断地向工作面供给足够的风量；在瓦斯涌出量较大时，具备解决工作面隅角区瓦斯浓度超限问题的能力。2．1．1U 型通风系统

采煤工作面大多采用U 型通风系统，其特点是系统简单、经济，适于采空区瓦斯涌出量不大的工作面，否则漏风将把采空区高浓度瓦斯集中汇流于上隅角，产生瓦斯浓度超限危险区。2．1．2U +L 型通风系统

它是一进两回的通风系统。其中，靠近工作面的一条回风巷，其瓦斯浓度按《煤矿安全规程》规定管理，另一条经联络巷与采空区相连的称为专用排瓦斯巷，其瓦斯浓度控制在某一批准限制以内，并附加另外一些防爆安全条件下使用。这种系统不仅增加了工作面的风排瓦斯量，而且由于瓦斯浓度分布的改变，大大改善了U 型工作面上隅角瓦斯超限问题。联络巷之间的距离一般为60 100m ，该系统用风量少而排放瓦斯量大、安全可靠性提高，因此得到广泛应用。2．1．3Y 型通风系统

该通风系统是两进一回，采煤工作面的上、下巷都进风，而其中的副进风巷在采空区一段则变成回风巷，并由巷旁充填支护。它与U +L 型系统相比，不仅从根本上解决了上隅角瓦斯积聚难题，而且运煤、运料设备、

供电、供水等管线在新风中，而回风巷内既无电缆、轨道，也无管路，成为专用回风巷，这样就大大提高了安全性。

2．1．4Y +L 型通风系统

兼有Y 型与U +L 型的某些特点。该系统工作面上、下风巷都进风，这与Y 型相似；它又有尾巷，这与U +L 型相似，上、下风巷都可以布置设备，改变了U +L 型系统主要机电设备必须在进风巷布置所造成的设备拥挤及阻碍进风现象。

两条进风巷提高了工作面的抗灾能力与救灾能力，提高了排瓦斯能力和综采设备效率，从而提高了产量，因此得到了推广应用。

2．2脉冲通风治理上隅角瓦斯积聚

新近研制的YSMJ －5型矿用液压双旋转脉冲风扇，是治理采煤工作面上隅角瓦斯积聚的新技术装备，它能产生具有强力扩散效果的双旋转脉冲风流，能有效地消除工作面上隅角内的瓦斯积聚。该风扇使用液压马达驱动，由乳化液压力源做动力，不使用电，风扇叶轮由抗静电、阻燃工程塑料制造，不产生摩擦火花，运行安全可靠。风量和旋转频率可根据消除瓦斯积聚的需要进行无级调节。

2．3利用瓦斯抽放控制瓦斯涌出

瓦斯抽放是控制瓦斯涌出和风流中瓦斯浓度最有

（上接第172页）将煤壁侧掩护支架拉出工作面解体，

然后回收3 1架，最后拉出老塘侧掩护支架解体

。

图1祁南煤矿81采区713工作面铺网使大棚支护剖面图方案

3．4

采空区的顶板管理

随着掩护支架前移，迎头顶板自然垮落，大棚支护材料与煤壁形成三角形支护结构，实现留尾巷拆除，确保工作面拆除期间正常负压通风，避免正压通风将工作面迎头瓦斯引流入拆除硐室。3．5支架解体升井

支架拖移至拆除硐室，采用风动葫芦起吊解体，一台支架解体后装五车顺序升井。

4应用效果及应用前景

该项目在713工作面拆除期间成功实施，项目实施后，工作面出架过程中缓慢下沉的顶板与煤壁形成三角形支护结构，实现留尾巷拆除，确保工作面拆除期

间正常负压通风，

拆除硐室及迎头杜绝了瓦斯超限现象，迎头粉尘全部引入老塘，作业环境明显改善，应用效果良好。