朱加鋒

(潞安礦業(yè)集團(tuán)公司 通風(fēng)處，山西 長(zhǎng)治 046204)

工作面采空區(qū)環(huán)境復(fù)雜多變，含氧量較低，瓦斯?jié)舛葻o(wú)法進(jìn)行直接測(cè)試，因此采空區(qū)瓦斯?jié)舛鹊臏y(cè)量成了困擾煤礦生產(chǎn)的難題[1-4]。為了準(zhǔn)確測(cè)定采空區(qū)內(nèi)瓦斯?jié)舛?，一般選擇用束管法進(jìn)行測(cè)定。撫順煤研所最早對(duì)束管監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究[5-6]，隨后在我國(guó)礦井得到廣泛應(yīng)用[7-8]，束管法是煤礦安全領(lǐng)域常用的測(cè)量方法，特點(diǎn)是布點(diǎn)合理、保護(hù)到位、采樣精細(xì)、分析準(zhǔn)確。

1 工作面概況

余吾煤業(yè)S2108工作面位于南二采區(qū)，東翼為S2107采煤工作面(已采)，西翼為實(shí)體煤。S2108工作面采用一面三巷布置方式，即高抽巷、膠帶巷、回風(fēng)巷，切眼長(zhǎng)280 m，膠帶巷長(zhǎng)1 487 m，高抽巷長(zhǎng)1 376 m。高抽巷水平層位距回風(fēng)巷15 m，垂直層位距煤層頂板上方5～30 m，高抽巷停頭位置距工作面切眼前方5 m，通過(guò)20個(gè)D113 mm鉆孔與工作面切眼溝通，回采期間采用高抽巷、上隅角埋管抽采采空區(qū)瓦斯。

2 試驗(yàn)概況

2.1 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)測(cè)站布置

在高抽巷內(nèi)距停頭位置0 m、25 m、50 m、90 m、130 m和170 m處布置6個(gè)濃度觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)距巷道頂板不少于0.5 m、距巷道幫不少于0.5 m，測(cè)點(diǎn)層位及束管長(zhǎng)度如表1所示。

表1 測(cè)點(diǎn)位置及束管長(zhǎng)度情況匯總

由于高抽巷垮落滯后于工作面切眼位置，為了盡可能遠(yuǎn)地觀測(cè)到切眼后方不同位置處的瓦斯?jié)舛茸兓闆r，同時(shí)減少束管敷設(shè)長(zhǎng)度，在工作面回風(fēng)巷內(nèi)距切眼100 m、220 m處向高抽巷各施工一個(gè)穿透孔，將各測(cè)點(diǎn)的束管通過(guò)穿透孔敷設(shè)至回風(fēng)巷內(nèi)，其中1～3號(hào)測(cè)點(diǎn)束管沿穿透孔1敷設(shè)至測(cè)站1，4～6號(hào)測(cè)點(diǎn)的束管沿穿透孔2敷設(shè)至測(cè)站2，測(cè)點(diǎn)測(cè)站布置如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)、測(cè)站布置(m)

2.2 束管快速取氣方法

由于束管長(zhǎng)度較長(zhǎng)，通過(guò)束管觀測(cè)濃度時(shí)，通過(guò)抽氣筒采集測(cè)點(diǎn)氣樣較為困難，為了解決取氣問(wèn)題，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了束管快速取氣裝置(如圖2所示)，該裝置通過(guò)D51 mm截止閥與高壓管與回風(fēng)巷內(nèi)抽采系統(tǒng)連接，利用井下抽采負(fù)壓作為動(dòng)力，使束管內(nèi)氣體處于持續(xù)流動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)裝置上的取氣口，利用抽氣筒、光學(xué)瓦檢儀可快速檢測(cè)測(cè)點(diǎn)處的瓦斯?jié)舛?，且在觀測(cè)一條束管內(nèi)的瓦斯?jié)舛葧r(shí)，可通過(guò)閥門將其他2條束管關(guān)閉，以避免相互影響。

圖2 束管快速取氣裝置示意

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

工作面開(kāi)始回采后，在工作面推過(guò)測(cè)站前10 m，在回風(fēng)巷內(nèi)利用快速取氣裝置每日8點(diǎn)班觀測(cè)一次各束管的瓦斯?jié)舛龋y(tǒng)計(jì)工作面回采里程、日產(chǎn)量及高抽巷口瓦斯?jié)舛龋瑴?zhǔn)確記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)。

3.1 高抽巷抽采濃度變化規(guī)律

高抽巷抽采工作面采空區(qū)瓦斯，其抽采濃度直接反映采空區(qū)瓦斯涌出情況。為研究其濃度變化規(guī)律，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，作出高抽巷瓦斯抽采濃度、1～6號(hào)測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛戎鹑兆兓厔?shì)(見(jiàn)圖3)。

圖3分別為12月26日至1月22日與2月1日至3月2日的日產(chǎn)量、高抽巷瓦斯?jié)舛戎鹑兆兓厔?shì)。由圖3可知，在12月26日至1月4日，工作面日產(chǎn)量發(fā)生小幅度變化，高抽巷與各測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛却嬖诓町悾咀兓厔?shì)一致；1月5日至1月22日，工作面日產(chǎn)量穩(wěn)定、基本保持不變，高抽巷口與4～6測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛嚷杂衅?、變化趨?shì)一致；2月1日至2月22日，工作面日產(chǎn)量變化幅度較小，高抽巷口與4～6測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛绕钶^小、起伏變化情況相同；2月22日至3月2日，工作面日產(chǎn)量變化較大，最大差值約為8 000 t，高抽巷口與4～6測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛茸兓厔?shì)相反。綜上所述，高抽巷瓦斯?jié)舛茸兓c工作面生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)，且其主要由工作面漏風(fēng)流攜帶的瓦斯及采空區(qū)遺煤瓦斯組成。

圖3 高抽巷瓦斯?jié)舛戎鹑兆兓厔?shì)

3.2 采空區(qū)瓦斯?jié)舛茸兓?guī)律

為了分析測(cè)點(diǎn)濃度整體變化規(guī)律，作出各測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛入S進(jìn)入采空區(qū)距離的變化趨勢(shì)，如圖4所示。

圖4 各測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛茸兓厔?shì)

綜合分析1～6號(hào)測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛入S進(jìn)入采空區(qū)距離變化趨勢(shì)可知，隨進(jìn)入采空區(qū)深度的增加，1號(hào)測(cè)點(diǎn)濃度先下降后又上升；2號(hào)測(cè)點(diǎn)濃度在1.5%上下波動(dòng)；3號(hào)測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛惹€先呈緩慢下降趨勢(shì)變化，后又上升；4～6號(hào)測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛确謩e在2%、2.25%、2.35%上下波動(dòng)?？傮w而言，除2號(hào)測(cè)點(diǎn)外，其他各測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛任幢憩F(xiàn)出明顯的上升或下降趨勢(shì)，且所有測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛染?.5%～3%之間。由此可見(jiàn)，受高抽巷的抽采作用，距切眼一定范圍內(nèi)的采空區(qū)未出現(xiàn)濃度瓦斯積聚現(xiàn)象，且在數(shù)據(jù)正常觀測(cè)期間(束管壓實(shí)前)1～6號(hào)測(cè)點(diǎn)均處于采空區(qū)漏風(fēng)影響區(qū)，氣體處于持續(xù)流動(dòng)狀態(tài)，測(cè)點(diǎn)處瓦斯?jié)舛入S漏風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔▌?dòng)變化。

4 結(jié) 語(yǔ)

采煤工作面漏風(fēng)流攜帶的瓦斯及采空區(qū)遺煤瓦斯，是高抽巷瓦斯的重要組成部分，直接影響著高抽巷瓦斯抽采濃度。通過(guò)對(duì)余吾煤業(yè)S2108工作面1～6號(hào)測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛入S進(jìn)入采空區(qū)距離變化分析可知，受高抽巷的抽采作用，距切眼一定范圍內(nèi)的采空區(qū)瓦斯?jié)舛容^低，不會(huì)發(fā)生瓦斯聚集，測(cè)點(diǎn)處瓦斯?jié)舛入S漏風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔▌?dòng)而變化。