园子沟煤矿 1012007综放工作面初采— 初放期间瓦斯涌出规律分析

李 巍 王江峰

陕西麟北煤业开发有限责任公司 陕西 宝鸡 721599

摘 要：通过对1012007综放工作面初采初放期间瓦斯涌出特征的分析,得出初采初放期瓦斯涌出波动性较大主要是上覆煤岩层的活动引起的,直接顶和老顶的垮落相继垮落造成工作面瓦斯的大量涌出的主要原因,通过分析工作面不同推进阶段瓦斯涌出量得出了工作面瓦斯来源及各来源占比，为上覆煤岩层相同的其他盘区工作面的初采期瓦斯治理提供了重要参数，对高产高效工作面安全生产有着重要指导意义。

关键词：初采初放 瓦斯来源 瓦斯涌出量 上覆煤岩层

1工作面概况

1012007综放工作面是园子沟煤矿在101盘区布置的第二个综放工作面，位于101盘区最南部，北部紧邻1012006设计工作面，距离1012001工作面1380m，南部紧邻101盘区与105盘区边界保护煤柱，西部紧邻开拓大巷保护煤柱，东部为铁路与101盘区大巷保护煤柱，工作面设计布置四条巷道，分别为辅助运输运巷、带式输送机巷、回风巷、高位瓦斯抽放巷。设计走向长度约2618m，倾斜宽约211.5m，煤层平均厚11.19m，可采长度约2020m，工作面面积0.58km²，可采面积0.43km²，工作面可采范围内的地质储量为654万吨。

矿井为高瓦斯矿井，1012007综放工作面主采2号煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类，属容易自燃煤层，煤尘具有爆炸性，最短自然发火期为39天，，煤层无突出危险性。工作面实测原始瓦斯含量为2.76～4.06m³/t，实测最大瓦斯压力为0.44MPa，瓦斯放散初速度为12.9～16.4mmHg，煤的坚固性系数为1.0～1.2，属Ⅰ、Ⅱ类煤，煤层透气性系数为0.9245m²/（MPa².d），钻孔瓦斯流量衰减系数为0.0395d^-1。极限吸附量a值为26.09～34.4m³/t·r，b值为0.397～0.65MPa^-1。煤的真密度为1.26～1.46t/m³，视密度为1.17～1.40t/m³，孔隙率为2.32～7.15%。113mm 钻孔不同抽采时间对应的有效抽采半径分别为：抽采3个月时，有效抽采半径为1.7m；抽采6个月时，有效抽采半径为3m；抽采9个月时，有效抽采半径为3.5m。

2工作面回采及抽采情况

2.1工作面回采情况

1012007综放工作面采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤开采工艺，全部垮落法管理顶板，采高3.50m，放煤高度为7.69m，采放比约为1：2.2。工作面于2021年8月15日开始回采，截止2021年9月24日机头回采101.6m，机尾回采95m，实际平均日产量9992t，最大日产量18716t。

2.2工作面抽采情况

矿井地面永久瓦斯抽采泵站配备有10台2BEC-72型水环真空泵，额定流量510m³/min，配备电机型号YB2-5005-6G，功率710Kw。每套抽采系统配备2台瓦斯抽采泵并联布置，1台工作，1台备用。该工作面共布置3套瓦斯抽采系统，4趟瓦斯抽采支管路（DN450mm），其中1号抽采系统主要抽采本煤层钻孔与高位钻孔，2号抽采系统主要抽采工作面上隅角，3号抽采系统主要抽采工作面高抽巷，初采初放期间工作面各抽采系统的平均抽采能力见下表1。

表1 初采初放期间各抽采系统平均抽采能力表

3.1工作面瓦斯来源测定方法

采煤工作面的瓦斯涌出取决于煤层自然因素和开采技术条件等诸多因素。根据综合机械化放顶煤采煤的特点和瓦斯流动理论，将瓦斯涌出源划分为煤壁(围岩)瓦斯涌出、落煤（放煤）瓦斯涌出和采空区(遗煤)瓦斯涌出三个部分。

1、在 1012007综放工作面刚开始回采至直接顶垮落阶段,由于工作面只采不放，且高抽巷位于煤层中与切眼贯通，上隅角抽放系统未开启，实测工作面检修班期间的进、回巷风量、高抽巷抽采量，进、回巷、高抽巷瓦斯浓度，进而确定工作面进、回风瓦斯涌出量。高抽巷抽采量，进、回风巷加高抽巷瓦斯涌出量减去进风巷瓦斯量即为工作面煤壁瓦斯涌出量。

2、选择工作面老顶来压后的检修班,测定工作面回风瓦斯涌出量、高抽巷及上隅角抽采瓦斯量,将回风瓦斯涌出量与高抽巷及上隅角瓦斯抽采量相加减去煤壁瓦斯涌出量及进风瓦斯量,即得采空区瓦斯涌出量。

3、在1012007综放工作面老顶未垮落前,选择正常采煤班,测定采煤过程中进、回风瓦斯涌出量,两者之差即为工作面落煤瓦斯涌出量与暴露煤壁瓦斯涌出量之和,将该值减去暴露煤壁瓦斯涌出量即得落煤（放煤）瓦斯涌出量。

3.2工作面瓦斯来源测定结果

园子沟煤矿1012007综放工作面于2021年8月21日直接顶全部垮落，2021年9月4日初次来压，为了研究工作面瓦斯的涌出源,分别对工作面瓦斯涌出量进行了统计,

经分析计算，得到1012007综放工作面瓦斯涌出量为23.70 m³/ min，各部分瓦斯来源占比如图1所示，随着采空区面积不断扩大,采空区瓦斯涌出量还将进一步增大,预计将达到60% ~70%。

图1 1012007综放工作面瓦斯涌出量来源占比图

4工作面初采初放期间瓦斯涌出特征

4.1工作面的绝对瓦斯涌出量、风排瓦斯量、抽采瓦斯量均在直接顶全部垮落与老顶垮落前前呈上升趋势，老顶垮落后呈下降趋势，随着工作面的推进，工作面绝对瓦斯涌出量在8月19日（推进10.8m）第一次达到峰值13.83m³/min，8月21日（推进16.6m）第二次达到峰值17.62m³/min，9月4日（推进55.8m）第三次达到峰值31.93m³/min，峰值时间节点分别对应工作面82-118架处顶煤垮落、直接顶全部垮落、老顶初次垮落，说明工作面上覆煤岩层活动对工作面瓦斯涌出影响有直接关系，直接顶、老顶的的相继垮落急剧增加了工作面的瓦斯涌出量。

4.2随着工作面推进距离的增加,风排瓦斯量具有很大的波动性,瓦斯涌出不均衡。在老顶垮落前风排瓦斯量与工作面瓦斯涌出量的变化趋势几乎同步,老顶垮落后风排瓦斯量与高抽巷抽采瓦斯量曾对称关系，说明老顶跨落后风排瓦斯总量主要受高抽巷抽采分流瓦斯量的影响。当工作面推进至老顶跨落前,此阶段高抽巷抽放效果不好,导致大量采空区瓦斯从工作面涌出，风排瓦斯量增加,老顶垮落后高抽巷的抽放量缓慢增,工作面瓦斯抽采率由59.84%增加至最高81.24%，风排瓦斯量不断降低，之后由于顶板的周期来压导致风排瓦斯量在小幅波动中前进。

5 结论

1、工作面瓦斯涌出变化与上覆煤岩层活动直接对应，因此，在后期瓦斯治理过程中，在直接顶垮落、初采来压、周期来压时需加强措施进行瓦斯治理，如在初次来压前施工高位钻孔、降低生产强度、放慢煤机割煤速度、做到匀速割煤与放煤等措施。

2、通过分析得出工作面瓦斯来源57%来自采空区，因此加强采空区瓦斯管理尤其重要，采空区瓦斯管理主要采取上、下隅角封堵及上隅角、高抽巷抽放系统管理，日常生产过程中要切实做到上下隅角封堵严实，减少下隅角漏风，确保上隅角抽放效果，及时维护抽采管路防治管路漏气、积水影响采空区抽采效果。

参考文献

[1]黄旭超.特厚煤层坚硬顶板综放工作面瓦斯动态治理研究[J].煤炭工程,2021,53(02):95-98.

[2]陈强.回采工作面高位抽采钻孔布置与应用[J].江西煤炭科技,2020(03):180-183.

作者简介：李巍，1992.12--，男，汉族，四川通江人，2017年7月毕业于内蒙古科技大学, 采矿工程专业，本科学历，助理工程师职称；现在陕西麟北煤业开发有限责任公司，从事煤矿瓦斯治理工作。

邮编：721599

工作单位：陕西麟北煤业开发有限责任公司

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