回采工作面瓦斯涌出规律及主要影响因素分析.doc

回采工作面瓦斯涌出规律及主要影响因素分析摘要：影响采空区瓦斯涌出量的主要因素是多方面的，除瓦斯地质因素外，主要有顶板控制、回采工序、风量变化、通风方式。通过分析回采工作面采空区瓦斯涌出现象及规律，掌握影响回采工作面采空区瓦斯涌出的主要因素，以便采取相应的瓦斯治理方法，保证采面正常回采。关键词：瓦斯涌出 规律 主要因素 治理10300采区采面为对拉式回采面，煤层厚度0.90m1.30m，煤层倾角约8,无烟煤，面长90m，走向长壁后退式炮采，单体液压柱支护，充填法控制顶板；采用上出口主进风，中间运煤巷辅助进风，下出口回风。采面在回采过程中，多次发生过瓦斯异常涌出，严重影响了采面正常生产。1 瓦斯来源分析在开采初期，高瓦斯采面风流瓦斯浓度在0.11%0.35%，采面回风隅角瓦斯浓度在0.35%0.90%，采面回风流瓦斯浓度在0.22%0.65%。顶板初期来压后，高浓度瓦斯大量由采空区涌向回风隅角，瓦斯浓度在1.25%9.0%，采面回风流瓦斯浓度在0.5%2.5%，面上风流瓦斯浓度没有大的变化。经分析可知，采面回风隅角、回风流瓦斯浓度高的原因，在于采空区高浓度瓦斯大量涌出的结果。2 回采工作面瓦斯涌出规律通过分析资料，回采工作面瓦斯涌出量的大小与工作面所在的区域有关，受回采工艺的影响很大，并且随开采工艺的变化回采工作面瓦斯涌出的来源也有所不同，既有本煤层、本煤层采空区、邻近采空区和邻近层采空区涌出的瓦斯量不同。2.1 本煤层与本煤层采空区瓦斯涌出开采初期，回采工作面风量充足，工作面瓦斯涌出量比较稳定，瓦斯涌出无异常现象，且瓦斯涌出量约为0.6m3/min。开采一段时间后，采空区面积增多，煤层和围岩的瓦斯大量涌入到采空区，在通风负压的作用下，高浓度瓦斯从采空区涌出到回采工作面的回风隅角，造成回采工作面回风流瓦斯浓度超限，瓦斯涌出量高达21.8 m3/min。2.2 邻近采空区瓦斯涌出回采工作面开采前，位于同一煤层的邻近采面已经开采结束。开采一段时间后，采面采空区与邻近采空区之间的煤柱被破碎，保护煤柱和顶板都出现连通的裂隙，于是，邻近采空区的瓦斯在地应力、温度差的热扩散驱动力和瓦斯浓度差的浓度扩散驱动力作用下，高浓度瓦斯由邻近层采空区向本煤层采空区运移，再涌出到回采工作面的回风隅角，造成回采工作面回风流瓦斯浓度升高。2.3 邻近层采空区瓦斯涌出 采面开采前，位于工作面上部煤层（邻近层）的采面已经开采完毕。采面开采一段时间后，由于采动压力的影响，采面采空区与邻近层采空区之间的隔离岩层被破坏，形成大量的连通裂隙，由于采面采空区的瓦斯与邻近层采空区的瓦斯存在瓦斯浓度差、温度差和压力差等，邻近层采空区的高浓度瓦斯向采面采空区运移，再涌出到回采工作面的回风隅角，造成回采工作面回风流瓦斯浓度升高。3 回采工作面采空区瓦斯涌出量的主要影响因素分析影响采空区瓦斯涌出量的主要因素是多方面的，除瓦斯地质因素外，主要有顶板控制、回采工序、风量变化、通风方式。3.1 顶板控制采用充填法控制顶板，围岩破坏与卸压程度相对其它顶板控制方法小，采空区瓦斯相对涌出量较小。但是，在开采过程中，受人为因素和自然因素的影响，采空区顶板不同程度的冒落，高浓度瓦斯从回采工作面回风隅角涌出，造成回风流瓦斯浓度超限。由于顶板来压的影响，回采工作面回风流瓦斯浓度有很大的波动，顶板来压时，回风流瓦斯浓度升高，来压稳定后迅速下降，但回风流瓦斯浓度总的趋势是逐渐升高的。充填时人为因素的影响是充填质量，由于充填物料量不足或不均匀，造成采空区顶板小面积冒落，采空区瓦斯涌出量出现波动，影响到回采工作面回风流的瓦斯浓度变化，一般变化范围为0.05%0.3%。自然因素对采空区煤层顶板的影响有两种，一种是采空区顶板小面积冒落，由于冒落时的冲击作用和冒落岩石的影响，改变了采空区瓦斯向回采工作面的涌出量，使得采面回风流瓦斯浓度出现波动，变化范围为0.05%0.3%；另一种是采空区顶板初次来压和周期来压，造成采空区顶板大面积冒落，采空区瓦斯涌出量出现大波动，采面回风流瓦斯浓度波动范围可达0.5%3.5%。3.2 回采工序回采工序分为4个阶段，即放炮、出煤、支护充填、移溜。表1为回采工作面回风流瓦斯浓度随工序的变化情况。在4个工序中，放炮工序，围岩破坏与卸压程度相对增大，采空区瓦斯涌出量波动值最大，工作面瓦斯绝对涌出量最大；出煤工序，围岩没有变化，但由于生产过程中，煤炭中的瓦斯随着装煤、运煤等环节，不断向外溢出，工作面瓦斯绝对涌出量仍然较高；支护充填工序，围岩有一定程度的破坏，采空区的部分空间被充填物充填，采空区中含高浓度瓦斯的空气被挤压流向工作面，因此工作面瓦斯绝对涌出量仍然较高；移溜工序，围岩基本不受影响，因此瓦斯涌出量波动较小，瓦斯涌出量也最低。表1 回采工作面下出口回风流瓦斯浓度随工序的变化情况工作面下出口回风流瓦斯浓度（%）放炮出煤支护充填移溜10304面0.760.990.500.700.400.600.250.3510306面0.700.950.500.750.400.650.300.4510308面0.700.900.600.800.350.610.400.503.3 风量变化通常情况下，回采工作面的风量增加时，起初由于负压的增大，采空区漏风量也随之增大，高浓度瓦斯从采空区大量涌向工作面回风隅角，采面回风流瓦斯浓度急剧上升；然后，浓度开始下降，经过一段时间，回风流瓦斯浓度降到原值以下；回采工作面的风量减小时，情况相反。工作面回风流瓦斯浓度随时间的变化见图1。3.4 通风方式在工作面供风量和回采条件基本相同的情况下，回采工作面采用上出口进风，中间巷辅助进风，下出口回风，比采用上、下出口进风，中间巷回风，采空区瓦斯涌出量略有减少。但考虑中间巷为运煤巷，运输设备多，回采工作面通风方式宜采用上出口进风，中间巷辅助进风，下出口回风，可以解决运输机尾后的瓦斯大量积聚。通风方式与工作面回风流瓦斯浓度的关系见表2。表2 通风方式与工作面回风流瓦斯浓度的关系通风方式回风流瓦斯浓度，%运输机尾后瓦斯浓度，%10304面10306面10308面10304面10306面10308面上、下出口进风，中间巷回风0.400.800.450.900.550.950.703.500.753.200.803.75上出口进风，中间辅助进风，下出口回风0.350.750.420.830.530.900.250.280.304 治理方法在高瓦斯回采工作面瓦斯治理中，应根据现场条件的不同，优化治理方案，采取相应的瓦斯综合治理措施，才能取得较好的效果。这些措施包括：优化通风方式、均压技术调节和瓦斯抽排技术。经过综合治理后，下隅角瓦斯浓度在0.80%1.45%,下出口回风流瓦斯浓度在0.35%0.78%，取得了明显的治理效果。5 结论5.1 应及时分析矿井瓦斯地质资料，掌握瓦斯赋存和采面瓦斯涌出规律。5.2 必须加强充填工序的质量管理，严格控制顶板大面积冒落5.3 必须根据顶板来