綜掘面瓦斯涌出規律及特征研究

史志文

（潞安集團古城煤礦建設管理處，山西 長治 046100）

1 概述

本文針對某礦150602機巷掘進工作面為研究對象，系統地研究了其瓦斯涌出規律，分析了涌出量與綜掘工藝的關系，有效的保障了安全高效快速掘進。

2 綜掘工作面瓦斯涌出規律研究

2.1 綜掘工作面瓦斯涌出分布規律

風流紊亂后多向、不穩定及瓦斯涌出不均勻是由于風筒出風后，折返后的風流受距離、設備、人員及漏風等影響。針對綜掘面瓦斯分布規律查閱相關文獻并進行了大量實測研究，利用井下瓦斯監測系統對瓦斯涌出量進行定點與不定點、多探頭連續監測，將測定結果繪制瓦斯濃度曲線圖，盡管根據地質條件的差異及測量誤差，每次結果有差異，總體趨勢是近似一致的。下圖1是某礦150602機巷掘進頭20m范圍內的一次濃度曲線測定結果。考慮礦區煤層瓦斯濃度大，采用雙風筒布置。受風流、瓦斯涌出影響，從端頭到外可分三區，分別為：折返區、不穩定區、穩定區。

圖1 某礦150602機巷綜掘工作面瓦斯濃度分布圖

圖2 某礦150602機巷綜掘面割煤時瓦斯涌出變化曲線

圖3 某礦150602機巷綜掘面間歇割煤時瓦斯涌出變化曲線

第一區是瓦斯重要來源，當風筒與掘進迎頭距離在3m內時，風速大，風量集中，瓦斯稀釋很快，大于3m，局部瓦斯會積聚；

第二區是瓦斯第二來源，此區距風筒出風口8m，在此范圍內，風流由于折返、綜機設備及人員作業影響，風流不穩定，瓦斯由于大量的新煤壁的暴漏而釋放很快；

第三區是瓦斯量最大區域，8m以后，瓦斯擴散均勻，基本穩定，從圖1可知，瓦斯濃度曲線分布均勻，由于這一區匯集了整個掘進面的瓦斯，瓦斯量最大的。

2.2 綜掘工作面風流流動狀態

綜掘面的風流除上述三區之外，還夾帶有次生的旋渦流，特別是在折返及不穩定區（前8m范圍內），風流很不穩定。文獻及現場經驗表明，在風筒另一側巷道煤幫與端頭0.5m2區域范圍內存有一個三角區域瓦斯積聚較多，通常又稱為上隅角，大量實測表明，風筒出口與掘進面小于3m時，上隅角區域的最小風速為0.2m/s，瓦斯不會積存，如圖1，當大于3m時，無風區出現可能性增大，故設計時考慮雙風筒通風，增加通風量，驅散瓦斯積聚區。

3 瓦斯涌出量與綜掘工藝的關系研究

綜掘面的推進速度對瓦斯涌出影響明顯，當其不均勻推進時，瓦斯涌出有變化，具體表現為：停機時降低，割煤時升高。在停止割煤期間（即落煤和運煤），瓦斯涌出同樣也會發生，主要表現為初期迅速降低，如間隔割煤，割一段停一段，瓦斯涌出相應減小，如圖2，從9點到10點的1個小時掘進機一直運行，瓦斯濃度高達0.5%，從下午15點20分到16點00分割煤速度加快時，峰值可達0.72%，而支護、移溜子期間瓦斯濃度較小，峰值僅在0.15%左右。因此連續快速割煤速度快，瓦斯涌出量大，對瓦斯防治有一定的不利影響，間歇割煤和落煤運煤等其它工序期間瓦斯涌出量小，涌出均勻（如圖3），但對礦壓管理而言，是有利的，因此在兩者之間應找到合適的平衡點。

與綜采工作面相比，綜掘面瓦斯涌出隨割煤工藝變化情況有一定的相似，但波動范圍、速度更明顯，更靈敏。圖3也反映了檢修及支護到截齒割煤開始等工序變化的10min內瓦斯濃度變化曲線。前者瓦斯濃度一般介于0.1%～0.2%，后者短短的3min瓦斯濃度就增加到近0.7%，猛增了4～6倍。

實測結果還表明，割煤期間與支護、檢修期間瓦斯涌出的變化特點明顯不同，割煤時瓦斯涌出波動很大，非常明顯的不規律性；而后者瓦斯涌出量的變化不明顯，起伏幅度也較小。

結語

獲得綜掘面瓦斯涌出的一些規律，總結為分區特征：從端頭往外可分三個區，即：折返區，不穩定區、穩定區，并量化了各分區范圍；與綜采工作面相比，綜掘面瓦斯涌出隨割煤工藝變化情況有一定的相似，但波動范圍、速度更明顯，更靈敏，割煤時瓦斯涌出波動很大，非常明顯的不規律性；而后者瓦斯涌出量的變化不明顯，起伏幅度也較小。

[1]曹垚林.綜掘工作面瓦斯預測技術在平頂山礦區的應用研究[D].煤炭科學研究總院，2003.

[2]王志權.基于煤巷掘進面瓦斯涌出指標實時突出預測技術研究[D].遼寧工程技術大學，2010.