史志文

（潞安集團(tuán)古城煤礦建設(shè)管理處，山西 長(zhǎng)治 046100）

1 概述

本文針對(duì)某礦150602機(jī)巷掘進(jìn)工作面為研究對(duì)象，系統(tǒng)地研究了其瓦斯涌出規(guī)律，分析了涌出量與綜掘工藝的關(guān)系，有效的保障了安全高效快速掘進(jìn)。

2 綜掘工作面瓦斯涌出規(guī)律研究

2.1 綜掘工作面瓦斯涌出分布規(guī)律

風(fēng)流紊亂后多向、不穩(wěn)定及瓦斯涌出不均勻是由于風(fēng)筒出風(fēng)后，折返后的風(fēng)流受距離、設(shè)備、人員及漏風(fēng)等影響。針對(duì)綜掘面瓦斯分布規(guī)律查閱相關(guān)文獻(xiàn)并進(jìn)行了大量實(shí)測(cè)研究，利用井下瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)瓦斯涌出量進(jìn)行定點(diǎn)與不定點(diǎn)、多探頭連續(xù)監(jiān)測(cè)，將測(cè)定結(jié)果繪制瓦斯?jié)舛惹€圖，盡管根據(jù)地質(zhì)條件的差異及測(cè)量誤差，每次結(jié)果有差異，總體趨勢(shì)是近似一致的。下圖1是某礦150602機(jī)巷掘進(jìn)頭20m范圍內(nèi)的一次濃度曲線測(cè)定結(jié)果?？紤]礦區(qū)煤層瓦斯?jié)舛却螅捎秒p風(fēng)筒布置。受風(fēng)流、瓦斯涌出影響，從端頭到外可分三區(qū)，分別為：折返區(qū)、不穩(wěn)定區(qū)、穩(wěn)定區(qū)。

圖1 某礦150602機(jī)巷綜掘工作面瓦斯?jié)舛确植紙D

圖2 某礦150602機(jī)巷綜掘面割煤時(shí)瓦斯涌出變化曲線

圖3 某礦150602機(jī)巷綜掘面間歇割煤時(shí)瓦斯涌出變化曲線

第一區(qū)是瓦斯重要來(lái)源，當(dāng)風(fēng)筒與掘進(jìn)迎頭距離在3m內(nèi)時(shí)，風(fēng)速大，風(fēng)量集中，瓦斯稀釋很快，大于3m，局部瓦斯會(huì)積聚；

第二區(qū)是瓦斯第二來(lái)源，此區(qū)距風(fēng)筒出風(fēng)口8m，在此范圍內(nèi)，風(fēng)流由于折返、綜機(jī)設(shè)備及人員作業(yè)影響，風(fēng)流不穩(wěn)定，瓦斯由于大量的新煤壁的暴漏而釋放很快；

第三區(qū)是瓦斯量最大區(qū)域，8m以后，瓦斯擴(kuò)散均勻，基本穩(wěn)定，從圖1可知，瓦斯?jié)舛惹€分布均勻，由于這一區(qū)匯集了整個(gè)掘進(jìn)面的瓦斯，瓦斯量最大的。

2.2 綜掘工作面風(fēng)流流動(dòng)狀態(tài)

綜掘面的風(fēng)流除上述三區(qū)之外，還夾帶有次生的旋渦流，特別是在折返及不穩(wěn)定區(qū)（前8m范圍內(nèi)），風(fēng)流很不穩(wěn)定。文獻(xiàn)及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，在風(fēng)筒另一側(cè)巷道煤幫與端頭0.5m2區(qū)域范圍內(nèi)存有一個(gè)三角區(qū)域瓦斯積聚較多，通常又稱為上隅角，大量實(shí)測(cè)表明，風(fēng)筒出口與掘進(jìn)面小于3m時(shí)，上隅角區(qū)域的最小風(fēng)速為0.2m/s，瓦斯不會(huì)積存，如圖1，當(dāng)大于3m時(shí)，無(wú)風(fēng)區(qū)出現(xiàn)可能性增大，故設(shè)計(jì)時(shí)考慮雙風(fēng)筒通風(fēng)，增加通風(fēng)量，驅(qū)散瓦斯積聚區(qū)。

3 瓦斯涌出量與綜掘工藝的關(guān)系研究

綜掘面的推進(jìn)速度對(duì)瓦斯涌出影響明顯，當(dāng)其不均勻推進(jìn)時(shí)，瓦斯涌出有變化，具體表現(xiàn)為：停機(jī)時(shí)降低，割煤時(shí)升高。在停止割煤期間（即落煤和運(yùn)煤），瓦斯涌出同樣也會(huì)發(fā)生，主要表現(xiàn)為初期迅速降低，如間隔割煤，割一段停一段，瓦斯涌出相應(yīng)減小，如圖2，從9點(diǎn)到10點(diǎn)的1個(gè)小時(shí)掘進(jìn)機(jī)一直運(yùn)行，瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)0.5%，從下午15點(diǎn)20分到16點(diǎn)00分割煤速度加快時(shí)，峰值可達(dá)0.72%，而支護(hù)、移溜子期間瓦斯?jié)舛容^小，峰值僅在0.15%左右。因此連續(xù)快速割煤速度快，瓦斯涌出量大，對(duì)瓦斯防治有一定的不利影響，間歇割煤和落煤運(yùn)煤等其它工序期間瓦斯涌出量小，涌出均勻（如圖3），但對(duì)礦壓管理而言，是有利的，因此在兩者之間應(yīng)找到合適的平衡點(diǎn)。

與綜采工作面相比，綜掘面瓦斯涌出隨割煤工藝變化情況有一定的相似，但波動(dòng)范圍、速度更明顯，更靈敏。圖3也反映了檢修及支護(hù)到截齒割煤開始等工序變化的10min內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓€。前者瓦斯?jié)舛纫话憬橛?.1%～0.2%，后者短短的3min瓦斯?jié)舛染驮黾拥浇?.7%，猛增了4～6倍。

實(shí)測(cè)結(jié)果還表明，割煤期間與支護(hù)、檢修期間瓦斯涌出的變化特點(diǎn)明顯不同，割煤時(shí)瓦斯涌出波動(dòng)很大，非常明顯的不規(guī)律性；而后者瓦斯涌出量的變化不明顯，起伏幅度也較小。

結(jié)語(yǔ)

獲得綜掘面瓦斯涌出的一些規(guī)律，總結(jié)為分區(qū)特征：從端頭往外可分三個(gè)區(qū)，即：折返區(qū)，不穩(wěn)定區(qū)、穩(wěn)定區(qū)，并量化了各分區(qū)范圍；與綜采工作面相比，綜掘面瓦斯涌出隨割煤工藝變化情況有一定的相似，但波動(dòng)范圍、速度更明顯，更靈敏，割煤時(shí)瓦斯涌出波動(dòng)很大，非常明顯的不規(guī)律性；而后者瓦斯涌出量的變化不明顯，起伏幅度也較小。

[1]曹垚林.綜掘工作面瓦斯預(yù)測(cè)技術(shù)在平頂山礦區(qū)的應(yīng)用研究[D].煤炭科學(xué)研究總院，2003.

[2]王志權(quán).基于煤巷掘進(jìn)面瓦斯涌出指標(biāo)實(shí)時(shí)突出預(yù)測(cè)技術(shù)研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2010.