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        分源預(yù)測(cè)法在掘進(jìn)面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

        2010-06-10 02:53:30元永國(guó)
        山西焦煤科技 2010年9期
        關(guān)鍵詞:煤炭工業(yè)煤壁采空區(qū)

        元永國(guó)

        (遼源職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

        長(zhǎng)期以來,瓦斯一直是威脅礦井安全生產(chǎn)和影響經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。以高速高效為特征的綜掘工作面由于強(qiáng)度高,工作面絕對(duì)瓦斯涌出量比相同條件下其它類型工作面顯著增大。但往往在制定回采工作面瓦斯治理措施時(shí),由于對(duì)煤層瓦斯賦存規(guī)律不明確,尤其是對(duì)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量不能進(jìn)行正確的預(yù)測(cè),從而導(dǎo)致治理措施針對(duì)性不強(qiáng)。所以, 準(zhǔn)確預(yù)測(cè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量對(duì)于合理有效配風(fēng),制定并采取有效的瓦斯防治措施具有重要的意義。

        1 概 況

        開灤東歡坨礦位于河北省唐山市豐潤(rùn)區(qū)境內(nèi),地處韓城鎮(zhèn)和新軍屯鎮(zhèn)之間。井田呈北向東狹長(zhǎng)區(qū)域,東南翼走向長(zhǎng)13.5 km;傾向?qū)? km;西北翼走向長(zhǎng)8 km,傾向?qū)?.5 km;井田面積約40 km2。地表為沖擊平原地形,地勢(shì)較平坦。

        1) 相鄰采區(qū)采掘情況。該面為中央采區(qū)北翼煤12-1首采工作面。本煤層傾斜上下附近尚無采掘工程,相鄰煤層上方為2018工作面,現(xiàn)已回采完畢,傾斜上方為2016工作面,已回采完畢。風(fēng)道在2016采空區(qū)下方,運(yùn)道在2018采空區(qū)下方,切眼布置在以上兩采空區(qū)下方。

        2) 工作面掘進(jìn)工程。依據(jù)設(shè)計(jì),本工作面所涉及掘進(jìn)工程及工程量為:運(yùn)道826 m,風(fēng)道720 m,切眼107 m,運(yùn)煤石門39 m,運(yùn)料斜巷30 m,回風(fēng)石門11 m,回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷41 m,3個(gè)絞車窩,掘進(jìn)總工程量為1 786 m。工作面掘進(jìn)情況見表1。

        表1 工作面掘進(jìn)情況表

        2 分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量理論

        分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量亦稱瓦斯含量法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量。該預(yù)測(cè)法的實(shí)質(zhì)是按照礦井生產(chǎn)過程中瓦斯涌出源的多少、各個(gè)瓦斯源涌出瓦斯量的大小, 來預(yù)計(jì)該礦井各個(gè)時(shí)期(如投產(chǎn)期、達(dá)標(biāo)期、萎縮期等) 的瓦斯涌出量。各個(gè)瓦斯源涌出瓦斯量的大小是以煤層瓦斯含量、瓦斯涌出規(guī)律及煤層開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算確定的。 根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院沈陽分院的研究,掘進(jìn)工作面瓦斯涌出的源、匯關(guān)系見圖1。

        圖1 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出源、匯關(guān)系示意圖

        3 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

        根據(jù)分源預(yù)測(cè)法,可以認(rèn)為掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量由兩部分組成,見表2。

        表2 12#煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定匯總表

        1) 掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量。

        (1)

        式中:

        Q1—掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量,m3/min;

        D—巷道斷面內(nèi)暴露煤面的周邊長(zhǎng)度,m。對(duì)于薄及中厚煤層,D=2m0,m0為煤層厚度,對(duì)于厚煤層,D=2h+b,h及b分別為巷道的高度及寬度。D=2×3+3.5=9.5 m;

        V—巷道平均掘進(jìn)速度,m/min,取0.003;

        L—巷道長(zhǎng)度,m,取700;

        q0—巷道煤壁初始瓦斯涌出強(qiáng)度,m3/min·m2。

        前蘇聯(lián)根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,提出的計(jì)算公式為:

        q0=aX[0.000 4(Vdaf)2+0.16]

        (2)

        式中:

        Vdaf—煤的揮發(fā)分,%。

        X—煤的瓦斯含量,m3/t。

        q0=0.026×5.331×[0.000 4(0.314)2+0.16]=0.022 2 m3/min·m2;

        Q1=0.06 m3/min

        2) 掘進(jìn)巷道落煤瓦斯涌出量。

        Q2=S·Vρ(X-XC)

        (3)

        式中:

        Q2—掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量,取m3/min;

        S—掘進(jìn)巷道斷面面積, m2,取10.4;

        V—巷道平均掘進(jìn)速度,m/min,取0.003;

        ρ—煤的密度,t/m3,取1.48 ;

        X—煤的瓦斯含量,m3/t,取5.331;

        Xc—煤的殘存瓦斯含量,m3/t。

        Q2=0.2 m3/min;

        綜上,掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量為:0.26 m3/min。

        4 結(jié) 論

        1) 根據(jù)分源預(yù)測(cè)法,可以認(rèn)為掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量由兩部分組成,分別為掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量和掘進(jìn)巷道落煤瓦斯涌出量。

        經(jīng)計(jì)算掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量為:0.26 m3/min。

        2) 本文采用分源法預(yù)測(cè)瓦斯涌出量,預(yù)測(cè)結(jié)果能為掘進(jìn)工作面通風(fēng)設(shè)計(jì)提供更合理的礦井瓦斯涌出量基礎(chǔ)資料,并為掘進(jìn)工作面瓦斯治理提供了科學(xué)依據(jù)。

        [1] 袁 亮.松軟低透煤層群瓦斯抽采理論與技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2004:31-33.

        [2] 張鐵崗.礦井瓦斯綜合治理技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2000:71-72.

        [3] 于不凡.礦井瓦斯綜合治理技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2005:49-50.

        [4] 王端武.瓦斯災(zāi)害防治圖冊(cè)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2002:21-24.

        收稿日期 2010-06-28

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