周边采空区对采煤工作面瓦斯涌出量影响

周边采空区对采煤工作面瓦斯涌出量影响

杨凤春 郭福军

黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司 杏花煤矿，黑龙江 鸡西 158173

摘要

杏花煤矿二水平西三采区54^#煤层已回采完毕两个工作面，通过对两个采煤工作面回采期间绝对瓦斯涌出量的对比，总结分析采煤工作面周边邻近采空区瓦斯涌入及采动压叠加对后续正常生产的采煤工作面绝对瓦斯涌出量的影响，为煤矿开采相似条件采面时瓦斯治理方法的选择提供基础数据。

关键词：绝对瓦斯涌出量；采空区；采动影响

1前言

杏花煤矿二水平西三采区54^#层右一采面与54^#层右二采面采取的瓦斯治理方法、配风量、月产煤量、煤层原始瓦斯含量等条件基本相同，但在回采54^#层右二采面时工作面绝对瓦斯涌出量比右一采面增加6m³/min。通过两个采面回采期间瓦斯涌出量的对比分析，总结出首采工作面瓦斯主要来源于本煤层及受采动影响通过裂隙涌入至工作面的上、下临近煤层瓦斯。后续回采的相邻工作面除上述瓦斯来源外，周边采空区内瓦斯在采动影响下进入回采工作面内，造成绝对瓦斯涌出量增加。

2工作面概况

54^#层右一采面与54^#层右二采面位于杏花煤矿二水平西三采区，54^#煤层平均厚度3.2米，瓦斯含量2.85m³/t，煤层倾角8°。两个采煤工作面平均走向长度均为200米，月产量9万吨，采空区顶板采用全部垮落法管理，回采工作面瓦斯治理方法为回风巷仰角钻场、回风巷采后抽采。仰角钻场间距30米，每个仰角钻场内施工高低两排共12个钻孔，钻孔长度110米，终孔位置在距回风巷平距10至40米的扇形区域内，仰角钻孔及采后抽采均采用直径325毫米管路，采用西三采区移动泵站抽采，该泵站设有两台额定流量160m³/min水环式真空泵。西三采区54^#层右一采面为该采区54^#煤层首采面，周边无采空区，54^#层右二采面为第二采面，左部为54^#层右一采区空，右二采面回风巷与右一采空区间留有5米煤柱。

3采面绝对瓦斯涌出量变化

两个采面回采期间仰角钻孔、采后抽采管路流量及瓦斯浓度变化不大，采面配风量均在1600m³/min左右。初次来压前回风巷、钻孔内瓦斯浓度及工作面绝对瓦斯涌出量基本相同。54^#右二采面初次来压后采动压充分显现，相较于54^#右一面绝对瓦斯涌出量明显增加。变化情况见下表：

回采期间绝对瓦斯涌出量对比表

54^#层右一采面回采结束后，采空区内形成较大的松散空间，开采范围内顶、底板临近煤层瓦斯继续通过裂隙涌入回采工作面采空区内并在采空区内积存。回采54^#层右二面时采动影响不但破坏了回采工作面顶、底板受力状态，同时也破坏了周边煤岩体受力状态。随着工作面的推进，54^#层右二采面采空内回风巷道发生严重变形，顶板冒落、底板底鼓、左帮内移并产生大量裂隙。根据实际观察回风巷巷道受采动压影响变形范围在80-100米之间。由于工作面上隅角附近及采空区内右二面回风巷与右一面采空区间煤柱产生大量裂隙，54^#层右一采空区内积存的瓦斯，经过两个采面间的煤柱裂隙涌入到54^#层右二采面。同时由于两个采面相邻采动压相互叠加，回采右二采面时顶、底板更加破碎，影响范围更大，造成回采期间绝对瓦斯涌出量比右一采面明显增高。

4数据分析

通过两个采面回风、仰角钻孔、采后抽采的瓦斯浓度、绝对瓦斯涌量的对比可以看出，回采二水平西三采区54^#层右二采面时仰角抽采浓度有所降低，采后抽采、回风巷风流中瓦斯浓度明显增高。西三54^#层右一采面正常回采期间最大绝对瓦斯涌出量为22.3m³/min，西三54^#层右二采面正常回采期间最大绝对瓦斯涌出量28.5m

³/min，相比较首采工作面增加6.2m³/min。绝对瓦斯涌出量增加来源主要是54^#层右一采空区内积存的瓦斯在生产工作面通风负压的带动下，通过两个采面间的煤柱及顶、底板裂隙涌入到回采工作面采空区内，使正常回采工作面采空区内的瓦斯量增加。采空区内的瓦斯一部分通过仰角钻孔及采空区抽采管路排出，一部分在采空区内风流带动下经上隅角进入生产工作面回风巷，造成工作面上隅角及回风巷内瓦斯浓度增高。仰角钻孔浓度降低是由于回采54^#层右一采面时，采动压影响范围达到右二采面内部80米左右，造成顶、底板产生裂隙和变形，回采54^#层右二采面时产生二次采动压，进一步破坏右二面的顶、底板状态，两个采面采动压形成叠加，使右二采面实际冒落带、裂隙带高度增高。如按首采面裂隙带高度设计仰角或高位钻孔则出现钻孔终孔垂高落在裂隙带下部，这时仰角钻孔抽采瓦斯浓度偏低，达不到预期的抽采效果。

5结束语

通过西三54^#层两个采面绝对瓦斯涌出量分析可以看出，如果采面周边有采空区时，在选择工作面瓦斯治理措施时，要充分考虑到周边采空区内的瓦斯涌入及相邻区域两个工作面的采动压叠加造成裂隙带、冒落带增高的问题，一是要适当提高仰角及高位钻孔终孔垂高高度使钻孔终孔位置位于实际冒落带内。二是要对相邻采空内的瓦斯进行治理。同时应加大采空区抽采管路的直径，抽高抽采流量。另外二次采动压破坏了两个采面之间的煤柱，造成相邻采空区漏风，回采右二采面时仰角钻孔抽采管路中出现一氧化碳气体，应采取束管监测、采空区灌浆、采空区注氮气、喷洒阻化剂等综合措施防止采空区自然发火。

参考文献：

[1] 俞启香.矿井瓦斯防治[M].第1版.江苏:中国矿业大学出版社,1992.

[2] 黄元平.矿井通风[M].第1版.江苏:中国矿业大学出版社,2003.

[3] 张文清.回采工作面边采边抽瓦斯抽放技术研究:[D].安徽:安徽理工大学安全技术及工程专业,2004.