基于瓦斯抽放确定高突厚煤层综放工作面长度

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1、http://www.paper.edu.cn1基于瓦斯抽放确定高突厚煤层综放工作面长度112马建宏，勾攀峰，师贺庆1河南理工大学（454003）2鹤壁煤业集团（458000）E-mail：majh@hpu.edu.cn摘要：论文针对综采放顶煤采煤工艺的特点，结合高瓦斯突出厚煤层瓦斯抽放方式和抽放系统布置的特点，提出适应高突厚煤层瓦斯抽放要求的合理工作面长度的确定方法和公式，并将其应用于鹤壁矿区。关键词：工作面长度瓦斯抽放综放开采1.引言对于高瓦斯矿井，为改善煤矿安全开采状况，从上世纪50年代开始采用井下瓦斯抽放方3法。截至2003年，全国国有重点煤矿共建有203处矿井瓦斯抽放系统，抽出瓦斯1

2、5.21亿m，3其中抚顺和阳泉矿区年抽放量均超过1亿m，盘江、平顶山和淮南等矿区瓦斯抽放量增长迅[1]速。煤矿瓦斯抽放不仅是降低矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害的重要措施，而且可以变害为利，作为煤炭的伴生资源加以开发利用。我国煤矿目前采用的瓦斯抽[2]放技术主要有本煤层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放、地面瓦斯抽放和综合瓦斯抽放。目前，在采区设计中，确定工作面合理尺寸主要考虑通风能力，没有考虑到瓦斯抽放布置对工作面长度的要求。而事实上，对于高瓦斯矿井，工作面长度与瓦斯抽放方式有着密切的关系。工作面长度越长，越要求瓦斯抽放方式和抽放系统设计更加合理。2.满足瓦斯抽放要求的综放工作面长度计算

3、公式的提出综采放顶煤技术具有高产、高效、低耗等优点，是我国开采厚煤层的主要开采方式。然而，我国的大部分厚煤层是含瓦斯煤层，其中一部分煤层瓦斯含量很高。由于综放工作面一次采全高，产量大，瓦斯的绝对涌出量成倍增加，在高瓦斯矿井，甚至在某些低瓦斯矿井，存在着瓦斯超限以及潜在的瓦斯灾害，瓦斯问题成了制约综采放顶煤技术在我国推广应用的“瓶颈”；因此，针对综采放顶煤采煤工艺的持点、结合煤层具体的地质和开采条件，建立有效的瓦斯抽放系统，是综放工作面生产顺利进行的必要条件。目前许多矿区的综放面都采取了顺层钻孔、穿层钻孔预抽工作面煤层瓦斯、顶板走向长钻孔抽放瓦斯和采空区埋管抽放瓦斯等措施。其中，顺层钻孔预抽瓦斯

4、技术对工作面长度有较大的要求，同时也是影响高瓦斯矿井综放工作面长度的一个重要因素。在顺层钻孔预抽工作面瓦斯时，1本课题得到河南理工大学青年基金资助。--1http://www.paper.edu.cn由于钻孔深度的限制及地质条件的限制，工作面长度不宜过大。即L≤hcos

5、α−θ

6、sinβ+hcos

7、α−θ

8、sinβ+s（1）111222式中：L——满足瓦斯抽放要求的工作面长度，m；h——下向顺层钻孔孔深，m；α11——下向顺层钻孔俯角；β1——下向顺层钻孔钻进方向与上顺槽的夹角；h2——上向顺层钻孔孔深，m；α——上向顺层钻孔仰角；β——上向顺层钻孔钻进方向与下顺槽的夹角；22θ——煤层倾角；

9、s——工作面中部允许的空白带的最大宽度，m。3.工作面中部允许空白带最大宽度s的确定要使工作面通风满足稀释瓦斯浓度以达到工作面的瓦斯浓度不超过《煤矿安全规程》允许的最高瓦斯浓度的要求，需满足以下条件：用通风方法可以解决的瓦斯含量≥预抽后工作面煤层的瓦斯含量⑴工作面风量Q=60l⋅m⋅φ⋅v（2）gx3式中：Q——工作面可以供给的风量，m/min；l——工作面最小控顶距，m；m—gx—工作面采高，m；φ——有效断面系数，综采工作面取0.6；v——工作面内允许的最大风速，m/s；普通机械化采煤工作面取4m/s，综放工作面取5m/s⑵通风方法可以解决的瓦斯含量通风可以解决的瓦斯含量是根据产煤量、供风

10、量和煤的残存瓦斯量来估算煤层瓦斯的[3]应抽指标。24×60⋅Q⋅CgW=+W（3）RcT⋅KdW3式中：W——通风方法可以解决的瓦斯含量，m/t；C——《规程》允许的最高瓦斯浓RQ3度，1％；——工作面可以供给的风量，m/min；T——工作面日产煤量，t/d；W—gdc3—破碎散煤的残存瓦斯量，m/t，1.5～3；K——瓦斯涌出不均衡系数；W⑶预抽后工作面煤层的瓦斯含量L−ssW=W－Wη−Wη−WE000cjLL--2http://www.paper.edu.cns即W=W(1−η)+W(η−η)−W（4）E00cjL33式中：W——预抽后工作面煤层的瓦斯含量，m/t；W——煤层原始瓦斯含

11、量，m/t；WE0j3——掘进工作面瓦斯涌出量，m/t；η——穿层钻孔瓦斯预抽率，％；η——非空c白带工作面煤层部分瓦斯预抽率，％；Qη=×100（5）WG03式中：Q—工作面煤层抽、排瓦斯量，m；G—非空白带工作面煤层储量，t；s所以W=W(1−η)+W(η−η)−WE00cjLQsQ=W(1−)+W(−η)−W00cjWGLWG00即，预抽后工作面煤层的瓦斯含量的计算公式也可表示为：QsQW=