掘进工作面煤壁瓦斯动态涌出规律的研究.pdf

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1、能源技术与管理2014年第39卷第3期38EnergyTechnologyandManagementVo1．39No．3doi：10．3969／j．issn．1672-9943．201403．013掘进工作面煤壁瓦斯动态涌出规律的研究谷斌，陈烨(1．山东省邹城市横河煤矿，山东邹城273500；2．中国矿业大学信息与电气工程学院。江苏徐州221008)[摘要]根据某矿工作面煤壁瓦斯涌出强度与时间的函数关系，结合该矿工作面地质与生产技术条件，得出了煤壁瓦斯涌出规律。设计了煤壁瓦斯涌出强度测定方法，同时分析了煤壁瓦斯涌出强度规

2、律及煤壁极限瓦斯涌出量与极限排放时间的规律，通过试验得到了合理的煤壁瓦斯涌出数据。[关键词]煤壁；瓦斯强度测定；极限排放时间；涌出[中图分类号]TD712+．52[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2014)03038一O30引言煤巷掘进一般在原始未揭露煤层中进行，工煤作面开采过程中，由于开采断面处的煤层压力受肇到破坏，瓦斯会沿煤层中的裂隙向压力为大气压的巷道释放，因此，在煤体内部到暴露在空气中的折返区不稳定区较稳定区煤壁间形成了瓦斯压力梯度，煤壁内部的瓦斯将沿着梯度方向向巷道涌出。另外，采出的煤炭在平衡压力

3、的过程中瓦斯也会不断涌出至巷道。因此，图1西采区下山采区上．1又【巷20m内瓦斯分布采区巷道瓦斯来源主要包括煤壁和落煤两部分。距工作面首端31TI范围内区域定为第一段，文章重点研究煤壁瓦斯的涌出强度规律及煤壁极该段特征为，刚开采的新鲜煤壁和落煤导致了大限瓦斯涌出量与极限排放时间的规律。量瓦斯涌出，是瓦斯的聚集地。另外工作面端头存为了在实际开采过程中获取瓦斯涌出规律，在拐角时会导致部分风流折返，试验发现当风筒在山东某矿西采区一水平下山采区上风巷、东采出口在距离工作面端头6m之内时，风流会迅速区一水平下顺槽和东煤层回风下山等

4、采区工作面折返，使端头风流出现了流速快和风量大的特点，进行了煤壁瓦斯涌出规律研究。因此瓦斯会被稀释，不容易在端头形成瓦斯积聚。当距离工作面端头68m时，该区域内由于风流1掘进工作面瓦斯浓度分布规律较慢，瓦斯容易积聚。工作面由于各类掘进、采煤设备众多，风流在第二段区域是距离风筒出风口前3m范围行进中会受到多种因素的影响，并且巷道拐角形内，该区域受到端头影响，反射回来的风流，在该状也会造成风流的快速折返。另外，巷道中存在的区域内由于受设备及流动人员等风阻的影响，造移动掘进设备、矿车、移动变电站和固定的风筒等成风流很不稳定。在

5、瓦斯方面，由于煤壁开采时间设备，使瓦斯在行进过程中造成了风流的多向性不长，煤壁仍然较新鲜，压力不平衡，瓦斯仍大量和不稳定性，还会影响瓦斯在煤壁上的浓度梯度释放。分布[1]。第三段区域是距离风筒出风口前8m以外，为此，对下山采区上风巷各类影响风流的设由于该区域内煤壁压力较平衡，掘进设备少且固备布置情况进行分析和设定了大量瓦斯采集点，定，并且面积大，风速小，风流稳定，因此，该区域通过大量数据的分析后，将工作面瓦斯按风流强内瓦斯含量最大。度和流向分为折返区、不稳定区和稳定区3个部2煤壁瓦斯涌出强度测定方法分，西采区下山采区上风

6、巷20m内瓦斯分布如图1所示。煤层开采过程中，会不断破坏岩体内部的压2014年6月Feb．，2014谷斌，等掘进工作面煤壁瓦斯动态涌出规律的研究39力平衡。岩体内部的显微结构中存在的众多孔隙、m一测点巷道风速，m2／min；和裂隙结构，由于煤壁内部和采空区存在着压力c、C一测点瓦斯浓度，％；差，开采过程中新鲜煤壁随着压力差的变化，孔隙m—号与i+1号测量点间的煤层厚度和裂隙随着压力的降低逐渐加大，透气性系数会平均值，m；随之增加，从而沿着煤壁形成卸压带，并在煤壁内￡一号与i+1号测量点间距，in。部和采空区间形成了煤壁瓦

7、斯压力梯度，瓦斯会(3)为排除瓦斯浓度的扰动对测量数据的影沿着孔隙向采空区释放。响，需间隔3—5d不间断测定1个月时间。然后将瓦斯涌出强度是衡量瓦斯危害的重要指标，取得的瓦斯浓度取平均值。体现了采空区内瓦斯强度和涌出速度。用单位时3煤壁瓦斯涌出强度间内每平方米沿煤壁涌出的瓦斯量来表示，该值大小与煤层地质构造和对瓦斯吸附性能有较大关结合上述公式对某矿煤壁瓦斯涌出量与时间系。如果除时间外，影响瓦斯涌出量的参数不变，的关系进行了检测，获取了暴露在空气中的瓦斯煤壁瓦斯涌出强度是瓦斯空间暴露时间的函数，检测点的瓦斯浓度、风流速度，

8、结合检测点处的巷煤壁暴露于空气中时间越长，瓦斯涌出量及强度道地理结构、巷道截面面积及检测点间距，对采区越低。工作面巷道煤壁瓦斯浓度和时间的关系、对检测为研究某矿掘进工作面煤壁瓦斯涌出强度和原始数据进行大量的理论分析与数据处理后，得时间的变化关系，在东采区一水平下顺槽巷道截出了如图2所示的瓦斯涌出量和时间的数学分解33