综掘面瓦斯涌出规律及特征研究

史志文

（潞安集团古城煤矿建设管理处，山西 长治 046100）

1 概述

本文针对某矿150602机巷掘进工作面为研究对象，系统地研究了其瓦斯涌出规律，分析了涌出量与综掘工艺的关系，有效的保障了安全高效快速掘进。

2 综掘工作面瓦斯涌出规律研究

2.1 综掘工作面瓦斯涌出分布规律

风流紊乱后多向、不稳定及瓦斯涌出不均匀是由于风筒出风后，折返后的风流受距离、设备、人员及漏风等影响。针对综掘面瓦斯分布规律查阅相关文献并进行了大量实测研究，利用井下瓦斯监测系统对瓦斯涌出量进行定点与不定点、多探头连续监测，将测定结果绘制瓦斯浓度曲线图，尽管根据地质条件的差异及测量误差，每次结果有差异，总体趋势是近似一致的。下图1是某矿150602机巷掘进头20m范围内的一次浓度曲线测定结果。考虑矿区煤层瓦斯浓度大，采用双风筒布置。受风流、瓦斯涌出影响，从端头到外可分三区，分别为：折返区、不稳定区、稳定区。

图1 某矿150602机巷综掘工作面瓦斯浓度分布图

图2 某矿150602机巷综掘面割煤时瓦斯涌出变化曲线

图3 某矿150602机巷综掘面间歇割煤时瓦斯涌出变化曲线

第一区是瓦斯重要来源，当风筒与掘进迎头距离在3m内时，风速大，风量集中，瓦斯稀释很快，大于3m，局部瓦斯会积聚；

第二区是瓦斯第二来源，此区距风筒出风口8m，在此范围内，风流由于折返、综机设备及人员作业影响，风流不稳定，瓦斯由于大量的新煤壁的暴漏而释放很快；

第三区是瓦斯量最大区域，8m以后，瓦斯扩散均匀，基本稳定，从图1可知，瓦斯浓度曲线分布均匀，由于这一区汇集了整个掘进面的瓦斯，瓦斯量最大的。

2.2 综掘工作面风流流动状态

综掘面的风流除上述三区之外，还夹带有次生的旋涡流，特别是在折返及不稳定区（前8m范围内），风流很不稳定。文献及现场经验表明，在风筒另一侧巷道煤帮与端头0.5m2区域范围内存有一个三角区域瓦斯积聚较多，通常又称为上隅角，大量实测表明，风筒出口与掘进面小于3m时，上隅角区域的最小风速为0.2m/s，瓦斯不会积存，如图1，当大于3m时，无风区出现可能性增大，故设计时考虑双风筒通风，增加通风量，驱散瓦斯积聚区。

3 瓦斯涌出量与综掘工艺的关系研究

综掘面的推进速度对瓦斯涌出影响明显，当其不均匀推进时，瓦斯涌出有变化，具体表现为：停机时降低，割煤时升高。在停止割煤期间（即落煤和运煤），瓦斯涌出同样也会发生，主要表现为初期迅速降低，如间隔割煤，割一段停一段，瓦斯涌出相应减小，如图2，从9点到10点的1个小时掘进机一直运行，瓦斯浓度高达0.5%，从下午15点20分到16点00分割煤速度加快时，峰值可达0.72%，而支护、移溜子期间瓦斯浓度较小，峰值仅在0.15%左右。因此连续快速割煤速度快，瓦斯涌出量大，对瓦斯防治有一定的不利影响，间歇割煤和落煤运煤等其它工序期间瓦斯涌出量小，涌出均匀（如图3），但对矿压管理而言，是有利的，因此在两者之间应找到合适的平衡点。

与综采工作面相比，综掘面瓦斯涌出随割煤工艺变化情况有一定的相似，但波动范围、速度更明显，更灵敏。图3也反映了检修及支护到截齿割煤开始等工序变化的10min内瓦斯浓度变化曲线。前者瓦斯浓度一般介于0.1%～0.2%，后者短短的3min瓦斯浓度就增加到近0.7%，猛增了4～6倍。

实测结果还表明，割煤期间与支护、检修期间瓦斯涌出的变化特点明显不同，割煤时瓦斯涌出波动很大，非常明显的不规律性；而后者瓦斯涌出量的变化不明显，起伏幅度也较小。

结语

获得综掘面瓦斯涌出的一些规律，总结为分区特征：从端头往外可分三个区，即：折返区，不稳定区、稳定区，并量化了各分区范围；与综采工作面相比，综掘面瓦斯涌出随割煤工艺变化情况有一定的相似，但波动范围、速度更明显，更灵敏，割煤时瓦斯涌出波动很大，非常明显的不规律性；而后者瓦斯涌出量的变化不明显，起伏幅度也较小。

[1]曹垚林.综掘工作面瓦斯预测技术在平顶山矿区的应用研究[D].煤炭科学研究总院，2003.

[2]王志权.基于煤巷掘进面瓦斯涌出指标实时突出预测技术研究[D].辽宁工程技术大学，2010.