综放面瓦斯来源及分布规律实测分析

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1、综放面瓦斯来源及分布规律实测分析朱星奎丰硕张翔山西高河能源有限公司中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院摘要：基于瓦斯运移基础理论，运用单元法对W1309和E23021作面各个单元的进出断而处瓦斯体积分数以及瓦斯涌出量等参数进行现场测试。通过对W1309和E2302工作面实测数据分析，确定了采空区、煤壁及落煤的瓦斯涌出量。从工作面毎个单元瓦斯体积分数实测结果发现，从煤壁至釆空区，瓦斯体积分数变化呈现“马鞍”形分布，由大到小逐渐后趋于平稳的态势。关键词：综放工作面;瓦斯分布;单元测定法;现场实测;作者简介：朱星奎（1989-），男，工程师，毕业于中国矿业大学电气工程及其自动化专业，主要从事

2、矿井瓦斯治理方面的工作。收稿日期：2017-07-11Received：2017-07-110引言综放工作面不同于一次采全高和厚煤层分层开采的回采方法，除了有来自工作面煤壁和采落煤炭涌岀的瓦斯外，还有来自支架上方煤体涌岀的瓦斯，瓦斯来源更为复杂。综采放顶煤开采方式在兼具生产集中、推进速度快与产量高等明显优点的同时，缺点也很突出。推进速度快造成采空区面积加大，从而使邻近层涌入采空区和采空区遗落煤释放的瓦斯增多，采空区内聚集的瓦斯在短时间内大量涌入采煤工作面，大大增加了工作面的瓦斯含量，对工作面正常冋采造成极大的威胁。因此,掌握综放而瓦斯来源及分布规律，对综放而的瓦斯治理具有指导意义。1综放

3、面瓦斯来源及分布规律测定(1)测定方法。本次采用单元测定法对工作面瓦斯进行测定。首先，将工作面划分为若干个单元;其次，对各个单元的进岀断面处瓦斯体积分数以及单元的瓦斯涌出量进行测定;最后，通过累加合成计算，即可得知工作面的不同瓦斯涌出源与各个瓦斯涌出源的涌出量［1］。(2)测定原理。以高河矿W1309、E2302I作面为例，介绍单元法的测定原理。在E2302.W1309综放工作而沿工作而倾斜方向布置16个测站，在每个测站布置5个测点，综放面单元划分如图1所示，测点布置如图2所示。单元]1]2]4

4、5

5、6[7[8

6、进风顺槽」■*，川作工图1综放面单元划分下载原图图2测点布置下载原图1,2,

7、3,4,5.瓦斯体积分数测点;H,L.工作面高度和宽度综放工作面瓦斯平衡和风量平衡计算示意如图3所示。图3瓦斯平衡和风量平衡计算示意下载原图各个单元都符合瓦斯平衡和风量平衡，方程如下：Qin±Q-Qout=0qf'~Qoul.Cout-QinCin-qg式中:Qin为流入单元内风量，m/min;Q讪为流出单元内风量，m/niin;Qi为从采空区流入本单元内风量，ni/niiri;qR为从采空区涌入本单元内瓦斯量，m/min;qf为本单元内煤壁、顶底板及煤层的瓦斯涌出量，m/miniG为漏风流屮的瓦斯体积分数，％；GzC山为流入和流出本单元风流中的瓦斯体积分数，％。(1)测定步骤。(1)

8、首先将W1309、E2302综放工作面沿倾斜长度划分为15个单元，分别使用光干涉瓦检仪和机械风表测定设计位置的瓦斯体积分数和风速。(2)根据平衡方程计算求解。2工作面瓦斯分布规律分析2.1垂直煤壁方向瓦斯体积分数分布规律(1)2个工作面上部横断面瓦斯体积分数分布如图4所示。0n•390U0.200.150.100.050.001309面测丿1309面测丿1309面测丿1309面测丿1309面测'1--2302面测点12--2302面测点232302面测点34--2302面测点42302面测点5采空区立柱人行道落煤位置图42个工作面上部横断面瓦斯体积分数分布下载原图在W1309采煤工作面上

9、部测站1处，从煤壁到采空区，瓦斯体积分数变化经历了先缓慢下降后又缓慢升高的过程;落煤处、立柱中间和人行道的瓦斯体积分数基本相同，稍低于煤壁和采空区处。原因是测点1位于拐弯处，通过的紊流风流可以将煤壁涌出的瓦斯及时冲淡。靠近采空区的测点处由于存在放顶落煤向外释放瓦斯，所以瓦斯体积分数升高；另一方面，进风流经由此处测点大量漏入采空区,瓦斯运移方向为由工作面到采空区，2个方面因素造成此测点处的瓦斯体积分数并没有升高太多。测站2到测站5,煤壁处瓦斯体积分数相比立柱、人行道、落煤处呈快速上升趋势，因为漏风造成风速迅速下降，风流对煤壁处瓦斯冲淡力度减弱，立柱、人行道和落煤处受风速影响不大。在E230

10、2采煤工作而上部，测站广5处瓦斯体积分数分布情况基本相同，从煤壁到采空区，瓦斯体积分数变化先略微下降又小幅上升，煤壁处瓦斯体积分数略低于釆空区处瓦斯体积分数。这是因为煤壁处有少量瓦斯涌出且风速相对落煤处、人行道和立柱中间来说较小;落煤处虽有少量瓦斯涌出，但风速增大，对瓦斯起到了极大的稀释作用，瓦斯体积分数因此略微降低;人行道和立柱屮间区域没有瓦斯涌出，风速相对于落煤处变化不大，所以瓦斯体积分数略微上升;靠近采空区的区域放顶煤的瓦斯涌