高抽巷爬坡段瓦斯抽采效果分析

摘 要：瓦斯問題一直是采煤工作中的重大隱患，高抽巷是在開采層頂部處于采動影響形成的裂隙帶內挖掘的專用抽放巷道，高抽巷瓦斯抽放技術在治理瓦斯方面效果顯著。本文以余吾煤業N2201高抽巷為研究背景，分析研究高抽巷爬坡期間各層位段的抽采效果。

關鍵詞：瓦斯；高抽巷；爬坡段

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.042

1 高抽巷豎直層位變化概況

N2201高抽巷自停頭段開始爬坡，首先沿8°角爬坡抽采，爬坡平距169.05m，豎直豎直層位從1.2m逐漸增大至24.41m。

N2201高抽巷第二爬坡段自169.05m處開始，沿5°角爬坡，爬坡平距163.92m，豎直豎直層位從24.41m逐漸增大至38.6m。

N2201高抽巷經兩個變坡段后達到最大豎直層位38.6m，后經-4°角下坡至巷道平巷段，平巷段豎直層位變化在30～33m之間，無明顯坡度變化。經統計，N2201高抽巷自下坡進入平巷段到巷道口下坡坡度始變點共計500m，豎直層位在23～33m之間變化。

2 高抽巷層位與抽采數據關系

為了研究N2201高抽巷爬坡期間各層位段的抽采效果，將高抽巷層位每5m設為一個變量，見表1。通過分析產量一致情況下不同階段高抽巷抽采濃度、抽采混量的變化獲得相對最佳層位。

根據以上觀測數據作高抽巷抽采數據隨層位變化的相關曲線，見圖1。

（1）抽采混量與高抽巷抽采負壓以及工作面產量具有很大關系，抽采濃度作為純流量與混合流量的比值，可以綜合反映高抽巷的抽采效果，所以，選取高抽巷抽采濃度作為判定抽采效果最佳工況點的抽采數據指標[1-2]。

（2）由抽采濃度隨層位的變化曲線可以作出濃度-層位的二次相關性曲線y=-0.018x2+0.681x-1.277，（y表示高抽巷抽采濃度，x表示高抽巷所處層位）如圖3-1所示。通過對二次函數求導，可得出該曲線的最大值點，即濃度與層位的最佳工況點。當x=18.9m時，抽采濃度取得最大值，可以認為該處為最佳層位[3]。

3 工作面產量與抽采數據關系

為了比較工作面產量與高抽巷抽采數據的變化關系，需要將變量控制為單一變量，即高抽巷的抽采負壓、層位要相對一致。為此在15m、20m層位段內選取抽采負壓一致的高抽巷抽采數據進行比較，見圖2、圖3。

由兩個層位段的產量-抽采數據來看，工作面的產量差在2000噸以上時對高抽巷的抽采濃度、抽采純量有一定影響。

但是，根據抽采混量的變化曲線可以看出，抽采混量與產量并不存在線性相關性，主要原因是抽采混量與高抽巷的抽采范圍即高抽巷跟隨工作面的垮落與溝通情況具有很大關系，這與高抽巷距煤層頂板距離及工作面的整體推進速度有必然聯系[4]。

4 高抽巷抽采效果與瓦斯變化關系

4.1 工作面產量與風排量變化關系

（1）高抽巷風排階段瓦斯變化情況。高抽巷風排試驗期間，工作面風量相對穩定，選取層位變化不大的階段對不同產量下工作面的瓦斯變化進行分析[5]。

（1）通過將工作面3處風排瓦斯濃度值線性回歸可得出三個不同地點受工作面產量變化的影響程度，其中后溜：y=7×10-5x+0.019；上隅角：y=1.1×10-4x+0.058；回風流：y=1.06×10-4x-0.064；其中y表示濃度值，x表示日產量。

（2）由3條線性回歸曲線的斜率可以看出，高抽巷風排狀態下工作面3個地點受日產量影響程度為：上隅角>回風流>后溜。

（1）通過將工作面3處風排瓦斯濃度值線性回歸可得出三個不同地點受工作面產量變化的影響程度，其中后溜：y=8×10-5x+0.109；上隅角：y=8.88×10-5x-0.077；回風流：y=5.73×10-5x+0.136；其中y表示濃度值，x表示日產量。

（2）由3條線性回歸曲線的斜率可以看出，高抽巷風排狀態下工作面3個地點受日產量影響程度為：上隅角>后溜>回風流。

綜上所述，高抽巷在特定層位與負壓下，工作面日產量越大，工作面的瓦斯濃度越高，其中上隅角瓦斯濃度受日產量變化最為明顯，其次是回風流與后溜。

4.2 高抽巷抽采效果與瓦斯變化關系

為單獨研究高抽巷抽采效果對工作面瓦斯涌出量的影響，選取不同層位抽采效果下，日產量相對一定時工作面風排瓦斯量的變化情況進行分析。

以對比層位15m段與20m段為例，高抽巷抽采所占比例減小，工作面風排瓦斯量相對增大。但是，工作面回風流瓦斯濃度由0.5%增大至0.54%，上隅角最大瓦斯濃度由0.8%降低至0.59%，充分說明高抽巷抽采比例大小與工作面瓦斯濃度的減小無必然關系，工作面瓦斯濃度與工作面的產量及瓦斯含量具有直接關系。

5 總結

（1）高抽巷層位在10m～15m范圍內進行過風排試驗，由該階段的抽采與風排數據可以看出，該階段高抽巷與工作面采空區的溝通情況最為理想，風排瓦斯可取得與抽采一樣的效果。

（2）通過控制單一變量法，作出高抽巷爬坡段的濃度-層位二次回歸曲線y=-0.018x2+0.681x-1.277，當x=18.9m時，抽采濃度取得最大值，可以認為該處為最佳層位。

（3）工作面的產量差在2000噸以上時對高抽巷的抽采濃度、抽采純量有一定影響但是，抽采混量與產量并不存在線性相關性。

（4）通過線性回歸得出，高抽巷在特定層位與負壓下，工作面日產量越大，工作面的瓦斯濃度越高，其中上隅角瓦斯濃度受日產量變化最為明顯，其次是回風流與后溜。

（6）高抽巷抽采比例大小（效果）與工作面瓦斯濃度的降低與否無必然關系，工作面瓦斯濃度與工作面的產量及瓦斯含量具有直接聯系。

參考文獻：

[1]張旭臣，許力.高瓦斯回采工作面頂板高抽巷瓦斯抽放的應用[J] .煤炭技術，2008，27（11）：75-76.

[2]董善保.高抽巷瓦斯抽放技術在治理采煤工作面瓦斯方面的應用[J].煤礦安全，2005，36（08）：8-10.

[3]何健.高河煤礦高抽巷合理位置的選擇[J].煤，2015（12）：56-58.

[4]苗磊剛，石必明，秦如祥.高瓦斯工作面高抽巷合理位置與抽采效果研究[J].煤礦開采，2016，21（06）：77-80.

[5]何磊，田偉，劉營.高抽巷位置對瓦斯抽采效果的數值模擬研究[J].能源技術與管理，2014，39（04）：26-28.

作者簡介：于麗雅（1986-），女，河北廊坊人，碩士，助教，主要從事安全技術及工程方面的教學和研究工作。endprint