郭曉宇 王小磊 張美榮 樊可鈺

包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系

一、概述

天池煤礦礦井內(nèi)含煤地層平均總厚206.25m，含煤31層，平均總厚16.89m，其中401工作面為主采15#煤層的第一個(gè)工作面。401工作面布置了進(jìn)風(fēng)順槽、回風(fēng)順槽、瓦斯尾巷和高抽巷。

二、401工作面瓦斯涌出來源分析

天池煤礦15#煤層埋藏較深，瓦斯含量高，瓦斯壓力大，瓦斯放散快，而且401工作面采用綜采放頂煤開采，必然導(dǎo)致回采工作面瓦斯大量涌出，401工作面瓦斯來源主要是本煤層和鄰近層的瓦斯，采動(dòng)后上覆煤巖體斷裂卸壓，鄰近巖層中的瓦斯通過采動(dòng)裂隙向15#煤采空區(qū)和工作面大量涌出來?？偨Y(jié)瓦斯主要來源于采動(dòng)后新暴露煤壁及掉落煤塊涌出的瓦斯Q1、支架上方頂煤涌出的瓦斯Q2、放頂后掉落煤塊涌出的瓦斯Q3和采空區(qū)瓦斯Q4共4個(gè)方面。

三、 工作面瓦斯?jié)舛确植紲y(cè)定

本次測(cè)定的采空區(qū)漏風(fēng)量應(yīng)用了單元法，根據(jù)風(fēng)量平衡方程，

式中Qin、Qout—流入和流出單元的風(fēng)量，m3/min；

±Q1—從采空區(qū)流入單元體的漏風(fēng)量，m3/min；

qgoaf—從采空區(qū)涌入單元體的瓦斯量，m3/min；

qface—本單元內(nèi)煤壁、頂?shù)装寮懊禾康耐咚褂砍隽浚琺3/min；

c1—漏風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋卧w在采空區(qū)側(cè)A的瓦斯?jié)舛?；

cout、cin—分別為流出和流入單元體風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?。

四、401工作面瓦斯?jié)舛葘?shí)測(cè)方案

從401工作面進(jìn)風(fēng)側(cè)開始，沿工作面軸向方向劃分單元，每隔20m建立一組測(cè)站，每組測(cè)站包括4個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別是ABCD，如圖1、2。測(cè)定每個(gè)單元的進(jìn)風(fēng)量Qin和出風(fēng)量Qout大小和每個(gè)斷面的面積，測(cè)量在不同條件下的瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)量。根據(jù)平衡方程，計(jì)算每個(gè)單元的采空區(qū)漏風(fēng)量和涌出量、煤壁及采落煤炭的涌出量。

圖1 回采面各測(cè)站測(cè)點(diǎn)布置斷面圖

圖2 401工作面測(cè)點(diǎn)布置平面

五、觀測(cè)結(jié)果及規(guī)律分析

根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)繪制了工作面的瓦斯?jié)舛确植家?guī)律圖如下。

圖3 沿401工作面縱向瓦斯?jié)舛确植?/p>

圖4 垂直401工作面煤壁方向瓦斯?jié)舛确植?/p>

（一）401工作面軸向方瓦斯分布規(guī)律

401工作面采空區(qū)A、支架中間B、巷道中間C和煤壁D處的瓦斯?jié)舛染茄刂M(jìn)風(fēng)到回風(fēng)逐漸增大的，之后有下降的趨勢(shì)。與U形通風(fēng)相比總體上瓦斯?jié)舛仍黾虞^為平緩，在距回風(fēng)巷60m左右范圍內(nèi)保持平穩(wěn)。主要因?yàn)樘斐孛旱V布置了瓦斯尾巷，這樣使得從進(jìn)風(fēng)巷道的漏風(fēng)將采空區(qū)瓦斯吹入尾巷，少量返回工作面，所以回風(fēng)側(cè)的瓦斯?jié)舛然静蛔?，這種布置解決上隅角瓦斯超限問題。

（二）垂直401工作面煤壁方向瓦斯分布規(guī)律

在進(jìn)風(fēng)側(cè)測(cè)點(diǎn)1處，從采空區(qū)A支架到中間B巷道中間C瓦斯?jié)舛然緹o變化，巷道中間C煤壁D瓦斯?jié)舛扔休^少的增加；回風(fēng)側(cè)測(cè)點(diǎn)9中間—煤壁D瓦斯?jié)舛瘸尸F(xiàn)的趨勢(shì)；將所測(cè)瓦斯數(shù)據(jù)取平均值后呈現(xiàn)出與測(cè)點(diǎn)9處類似的規(guī)律。同時(shí)采空區(qū)處的瓦斯?jié)舛纫让罕谔幍耐咚節(jié)舛纫〉亩唷Ｔ蚴怯捎谕咚刮蚕锏拇嬖?，將一部分從尾巷排出，返回工作面的漏風(fēng)流相對(duì)減少，攜帶的瓦斯也減少。