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漳村煤矿快速掘进巷道瓦斯涌出量预测

2025-02-11 81 上传者：管理员

摘要：为了准确掌握高瓦斯矿井快速掘进工作面的瓦斯涌出量，以2702运输巷为工程背景，利用分源预测法，对快速掘进巷道瓦斯涌出量进行预测。根据预测结果可知，煤壁瓦斯涌出量8.99 m3/min，落煤瓦斯涌出量2.72 m3/min，掘进工作面瓦斯涌出量11.71 m3/min。为了验证分源预测法预测结果的正确性，开展2702运输巷瓦斯涌出量现场测试，得出煤壁瓦斯涌出量8.12 m3/min，落煤瓦斯涌出量3.03 m3/min，掘进工作面瓦斯涌出量11.15 m3/min。对比瓦斯涌出量预测结果和现场测试结果，得出煤壁瓦斯涌出量误差值为10.71%，落煤瓦斯涌出量误差值为10.23%，掘进工作面瓦斯涌出量误差值为5.02%，预测结果与实测结果相差较小。研究结果可用于快速掘进工作面瓦斯涌出预测预报工作。

关键词：
分源预测法
快速掘进工作面
瓦斯涌出量
高瓦斯矿井
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快速掘进巷道的瓦斯涌出量与正常掘进巷道的瓦斯涌出量存在差异,为了准确掌握高瓦斯矿井快速掘进巷道的瓦斯涌出量,采用分源预测法对快速掘进巷道进行预测,能够掌握掘进巷道的瓦斯涌出情况,可以为快速掘进巷道安全生产提供理论指导｡

徐涛和郝彬彬等人利用分源预测法,对新建矿井瓦斯涌出量预测中的采空区瓦斯涌出量参数选择提供了新思路｡姚元领､司俊鸿等人分析了分源预测法误差影响因素,包括煤层瓦斯含量值､矿井产量与配产关系､计算系统误差｡王世栋和张志宏等人分析了分源预测瓦斯涌出量误差的来源及原因,结果表明,分源预测法预测矿井瓦斯涌出量误差主要影响因素为煤层瓦斯含量､采掘工艺､煤层赋存3方面[1]｡

本文采用分源预测法对漳村煤矿2702运输巷快速掘进巷道的瓦斯涌出量进行预测,并采用现场测试方法对该巷道瓦斯涌出量进行测试,通过对比分源预测法所预测的瓦斯涌出量和现场测试瓦斯涌出量结果,得出快速掘进巷道瓦斯涌出规律｡

1、工作面概况

漳村井田位于太行山中段西侧,长治盆地西部｡井田内广为第四系黄土覆盖｡最高点位于井田南部;最低点位于井田西部;东南高于西北,相对高差215m｡西部矿区属黄土高原丘陵地带,最高点位于区域西南角,最底点位于区域东南部｡

2702工作面位于27采区东南部,该工作面南侧为安沟､暴庄村庄保护煤柱,北侧为规划的2701工作面,西侧为27采区大巷,东侧紧邻26采区规划的2609工作面｡煤层底板标高+368.0~+420.0m,地面标高+950.0~+1005.0m,埋深518~620m｡煤层总厚5.60~6.66m｡

通过查阅资料可知,2702运输巷掘进工作面掘进速度7.2~9.0m/d,其他掘进工作面正常掘进速度3.2~3.4m/d｡超过潞安集团煤矿正常掘进速度｡因此,2702运输巷属于快速掘进巷道｡

2、快速掘进巷道瓦斯涌出量分源预测研究

根据矿井开采及瓦斯治理经验,2702运输巷的瓦斯涌出来源由以下2个方面来源构成:巷道落煤瓦斯涌出和巷道煤壁瓦斯涌出[2-3]｡2702运输巷掘进工作面相关参数,如表1所示｡

表12702运输巷掘进工作面相关参数

2.1煤壁瓦斯涌出量计算

巷道开掘将所处煤层中的瓦斯平衡状态打破后,造成了从煤体内部到煤壁间的压力梯度,致使煤层瓦斯通过煤体裂隙､孔隙向巷道泄出｡随着煤壁暴露时间延长,暴露煤壁瓦斯涌出量逐渐减少｡煤壁瓦斯涌出量通常在暴露6个月后基本稳定｡暴露煤壁绝对瓦斯涌出量

其中,巷道断面内暴露煤壁面周长长度对于薄及中厚煤层D=2m0

对于厚煤层

巷道煤壁瓦斯涌出量初速度

2.2落煤瓦斯涌出量计算

巷道掘进过程中,采落的煤块表面及其内部仍存在着一定的瓦斯压力梯度,瓦斯涌出主要以分子扩散为主｡块煤的粒度､残余瓦斯含量､煤块的瓦斯放散能力和掘进巷道中块煤的滞留时间是决定块煤瓦斯涌出量大小的重要因素[4]｡其落煤瓦斯涌出量

2.32702运输巷瓦斯涌出量结果

通过计算可以得出2702运输巷掘进工作面煤壁瓦斯涌出量为8.99m3/min,落煤瓦斯涌出量为2.72m3/min,快速掘进巷道瓦斯涌出量预测值为11.71m3/min｡

3、快速掘进巷道瓦斯涌出量现场验证

3.1测试方案

通过现场测试的方法,使用风表､秒表､瓦斯检查仪等仪器,对2702运输巷的270､370､470､570､670､770､870､970､1070､1170m地点进行测量｡首先,使用风表在各个测试点进行风量测试,1次测试时间为1min｡其次,通过瓦斯检查仪测试其煤壁瓦斯浓度｡最后通过计算可以得出各个测量点的瓦斯涌出量｡测量点位置,如图1所示｡

图12702运输巷瓦斯浓度及涌出量测试点

3.22702运输巷瓦斯涌出规律

通过计算2702运输巷掘进工作面的各个测试点的瓦斯涌出量,得出瓦斯涌出量分布规律图,如图2所示｡

图22702运输巷测试点瓦斯涌出量变化趋势

对瓦斯涌出量的分布规律进行分析,为计算煤壁瓦斯涌出量和落煤瓦斯涌出量实测值提供数据支持｡

从图2可得,检修班和生产班测试地点离掘进工作面越远,瓦斯涌出量越大｡检修班瓦斯涌出量由270m测试点的8.12m3/min降到1170m测试点的2.26m3/min,平均瓦斯涌出量为6.28m3/min｡生产班瓦斯涌出量由170m测试点的11.15m3/min降到1170m测试点的4.71m3/min,平均瓦斯浓度为8.75m3/min｡并且生产班的瓦斯涌出量整体上大于检修班的瓦斯涌出量,由于生产班采煤的持续运行,暴露的新煤壁产生更多瓦斯,且产生的落煤也是瓦斯涌出量增多的原因之一,使得生产班需要更多的风量,排出瓦斯,避免瓦斯的堆积,防止出现安全事故｡

3.32702运输巷煤壁瓦斯涌出量实测情况

通过在2702运输巷所测数据,选取检修班270~1170m处的瓦斯涌出量分析得出煤壁瓦斯涌出量,如表2所示｡

表22702运输巷距掘进工作面270~1170m处测量点检修班瓦斯涌出量

通过表2可以得出,2072运输巷煤壁瓦斯涌出量8.12m3/min｡

3.42702运输巷落煤实测瓦斯涌出分析

2702运输巷检修班与生产班瓦斯涌出量,如表3所示｡

通过表3可以看出,在2072运输巷所测数据,选取检修班和生产班的270~1170m处的瓦斯涌出量分析得出,煤壁瓦斯涌出量和落煤瓦斯涌出量,通过对比分析,可得生产班的瓦斯涌出量11.15m3/min,检修班的瓦斯涌出量8.12m3/min,即可以得出落煤瓦斯涌出量为3.03m3/min｡

表32702运输巷检修班与生产班瓦斯涌出量

3.52702运输巷瓦斯涌出量实测结果

通过计算可以得出2702运输巷掘进工作面煤壁瓦斯涌出量8.12m3/min,落煤瓦斯涌出量3.03m3/min,快速掘进巷道瓦斯涌出量实测值11.15m3/min｡

3.6预测值与实测值瓦斯涌出量对比分析

通过分源预测法得出煤壁瓦斯涌出量8.99m3/min,落煤瓦斯涌出量2.72m3/min,掘进工作面瓦斯涌出量11.71m3/min｡通过现场实验得出煤壁瓦斯涌出量8.12m3/min,落煤瓦斯涌出量3.03m3/min,掘进工作面瓦斯涌出量11.15m3/min｡即煤壁瓦斯涌出量误差值为10.71%,落煤瓦斯涌出量误差值为10.23%,掘进工作面瓦斯涌出量误差值为5.02%,如表4所示｡

表4预测值与实测值对比

4、结语

(1)采用分源预测法对2702运输巷快速掘进巷道瓦斯涌出量进行预测,得出2702运输巷瓦斯涌出量11.71m3/min,其中煤壁瓦斯涌出量8.99m3/min,落煤瓦斯涌出量2.72m3/min｡

(2)开展快速掘进巷道瓦斯涌出量现场测试试验,根据测试结果可知,2702运输巷的瓦斯涌出规律为检修班和生产班测试地点随着离掘进工作面越远瓦斯涌出量越大,生产班瓦斯涌出量整体大于检修班瓦斯涌出量,生产班平均瓦斯涌出量8.75m3/min,检修班平均瓦斯涌出量6.28m3/min｡2702运输巷瓦斯涌出量11.15m3/min,其中煤壁瓦斯涌出量8.12m3/min,落煤瓦斯涌出量3.03m3/min｡

(3)对2702运输巷掘进工作面的预测值与实测值进行对比分析,可以得出2702运输巷瓦斯涌出量误差值为5.02%,其中煤壁瓦斯涌出量误差值为10.71%,落煤瓦斯涌出量误差值为10.23%,误差较小｡因此,分源预测法对于快速掘进巷道瓦斯涌出量的预测具有重要意义｡

参考文献:

[1]陈洋,刘恩,陈大力,等.瓦斯涌出量分源预测法的发展与实践研究[J].煤矿安全,2010,41(2):73-76.

[2]董明明.矿井瓦斯涌出量预测分析[J].能源与节能,2018(9):1011,23.

[3]刘义孟.掘进面瓦斯预抽指标临界值的研究与应用[J].华北科技学院学报,2018,15(6):16-19.

[4]张福国.试论煤矿掘进工作面瓦斯涌出规律[J].科技创新与应用,2014(32):138-139.

文章来源:初绍飞,张超,张尚宁,等.漳村煤矿快速掘进巷道瓦斯涌出量预测[J].煤炭技术,2025,44(02):121-124.