康家灘礦88203回采工作面尾巷瓦斯異常涌出情況分析

1、 專業(yè)技術(shù)文件 / Technical documentation 編號(hào)： 康家灘礦88203回采工作面尾巷瓦斯異常涌出情況分析Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.編制：_日期：_康家灘礦88203回采工作面尾巷瓦斯異常涌出情況分析溫馨提示：該文件為本公司員工進(jìn)行生產(chǎn)和各項(xiàng)管理工作共同的技術(shù)依據(jù)，通過(guò)對(duì)具體的工作環(huán)節(jié)

2、進(jìn)行規(guī)范、約束，以確保生產(chǎn)、管理活動(dòng)的正常、有序、優(yōu)質(zhì)進(jìn)行。本文檔可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改和使用。 摘要:本文通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?8203尾巷瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)際觀測(cè)計(jì)算, 對(duì)康家灘煤礦88203尾巷瓦斯異常涌出進(jìn)行了理論分析, 認(rèn)為大氣壓力大幅度變化是引起瓦斯大量涌出的主要原因, 同時(shí)認(rèn)為頂板大面積垮落是造成工作面短時(shí)瓦斯超限的重要原因, 為今后康家灘煤礦工作面瓦斯治理總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和提供依據(jù)。關(guān)鍵詞:尾巷瓦斯異常涌出 康家灘礦位于山西省忻州市保德縣境內(nèi), 隸屬于神府東勝煤炭有限責(zé)任公司。礦井采用斜井、立井及平硐混合開拓方式, 開采方法為長(zhǎng)壁工作面綜合采煤方法, 全部垮落法管理項(xiàng)板。井田南北走向長(zhǎng)22.

3、6km, 東西傾向?qū)?.4km, 面積118.79km2, 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為16Mta, 服務(wù)年限為63.4a。井田位于河?xùn)|煤田的北部, 總體上為平緩的單斜構(gòu)造形態(tài), 主要可采煤層為山西組的8#煤和太原組的13#煤, 目前主要開采8#煤層?？导覟┟旱V為神東公司唯一的高瓦斯礦井, 2021年2月21日到3月13日88203綜采工作面瓦斯涌出發(fā)生異常, 尾巷內(nèi)瓦斯呈間斷性超限。特別是3月13日瓦斯涌出達(dá)到最高峰, 尾巷瓦斯?jié)舛葒?yán)重超限, 局部瓦斯?jié)舛瘸^(guò)6, 使工作面回采工作被迫停止。為找出瓦斯異常涌出的原因, 給工作面瓦斯治理提供依據(jù), 神東公司聯(lián)合煤科總院撫順?lè)衷簩?duì)88203工作面瓦斯涌出情況進(jìn)

4、行了測(cè)試和分析, 初步查明了原因。1.88203綜采工作面工作面概況 88203工作面位于康家灘井田中北部的二采區(qū), 工作面走向長(zhǎng)2250m, 傾斜長(zhǎng)198.5m, 回采推進(jìn)長(zhǎng)度1733.6m, 面積344123m2。沿走向布置, 下部布置有膠帶運(yùn)輸順槽和輔助運(yùn)輸順槽, 上部布置有回風(fēng)順槽和專用排放瓦斯尾巷等四條煤層巷道, 采用傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化一次采全高的采煤方法, 全部垮落法管理頂板, 工作面設(shè)計(jì)采高3.5m, 設(shè)計(jì)日產(chǎn)量18kt。該面回采范圍內(nèi)所采8#煤層厚度為5.507.66m, 平均厚度為6.58m, 傾角37, 總體上呈南薄北厚趨勢(shì), 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。88203煤層綜合柱狀圖1-1所示。

5、工作面采用“兩進(jìn)兩回”的通風(fēng)方式, 即工作面下輔運(yùn)巷和膠運(yùn)巷進(jìn)風(fēng), 回風(fēng)順槽和專用排放瓦斯尾巷回風(fēng)。工作面專用排放瓦斯尾巷是原88202工作面輔助運(yùn)輸順槽, 該巷與88202采空區(qū)平均每50m有一個(gè)聯(lián)巷相連(已封閉)。工作面配風(fēng)量為21OOm3min(回風(fēng)巷1300m3min., 尾巷800m3/min)。工作面采用采空區(qū)插管瓦斯抽放方法, 沿尾巷鋪設(shè)一趟508mm主管路, 尾排聯(lián)巷敷設(shè)由377mm支管, 其中靠近靠近切眼的1200m每隔1個(gè)聯(lián)巷(100m)設(shè)一趟支管, 靠近回撤通道的500m每隔2個(gè)聯(lián)巷(150m)設(shè)一趟支管。移動(dòng)抽放泵站安設(shè)在88202膠運(yùn)順槽口, 選用2臺(tái)CBF610-2

6、BG3型抽放泵, 單臺(tái)額定流量為248264m3min, 配套電機(jī)功率為315kW。工作面巷道布置及抽放系統(tǒng)如圖1-2所示。2.88203采面瓦斯涌出情況 88203工作面于2021年1月31日開始試生產(chǎn), 該面作為配采面, 間斷性開采, 到2月26日累計(jì)推進(jìn)105m。從2月27日開始, 工作面正常生產(chǎn), 到3月13日上午11時(shí)累計(jì)推進(jìn)243m(距內(nèi)錯(cuò)回風(fēng)巷27聯(lián)巷18m), 工作面剩余1489m。 (1)從1月31日開采到2月20日累計(jì)推進(jìn)100m, 瓦斯涌出比較穩(wěn)定, 工作面瓦斯不超限。 (2)從2月21日到3月13日累計(jì)推進(jìn)143m, 瓦斯涌出發(fā)生異常, 尾巷內(nèi)瓦斯呈間斷性超限。特別是3

7、月13日瓦斯涌出達(dá)到最高峰, 尾巷瓦斯?jié)舛葒?yán)重超限, 局部瓦斯?jié)舛瘸^(guò)6, 使工作面回采工作被迫停止。 (3)分析工作面瓦斯檢查結(jié)果, 工作面瓦斯涌出呈現(xiàn)出以下規(guī)律:每天上午9時(shí)至下午6時(shí)瓦斯升高, 12時(shí)至16時(shí)區(qū)間最大, 1327聯(lián)巷瓦斯?jié)舛葹?6, 313聯(lián)巷瓦斯?jié)舛葹?.83.1。采面回采以來(lái)瓦斯涌出情況統(tǒng)計(jì)如表2.1所示。 時(shí)間 CH4濃度 ()風(fēng)量(m3min) 絕對(duì)瓦斯涌出量 (m3min) 溫度() 氣壓(hpa)回風(fēng)尾巷回風(fēng)尾巷平均 最高 最低 溫差 保德站 海平面1月30日 0.30 0.74 1531 1261 13.92 1月31日 0.59 -11.5 -5.6 -1

8、5.8 10.2 922.5 1035.82月1日 0.76 -13.0 -7.0 -17.7 10.7 923.5 1037.62月2日 0.97 11.2 -4.5 -17.9 13.4 917.7 1028.9 2月3日 0.32 0.75 2034 1094 14.71 -4.5 2.4 -9.9 12.3 910.3 1019.7 2月4日 0.65 -7.7 -3.3 -11.8 8.5 916.6 1027.6 2月5日 0.74 -8.0 -3.1 -11.6 8.5 916.0 1026.5 2月6日 0.75 -3.4 -0.9 -5.0 4.1 917.4 1026.6

9、2月7日 0.69 -7.2 -2.7 -9.4 6.7 921.0 1032.0 2月8日 0.64 -9.3 -5.6 -13.6 8.O 919.7 1031.3 2月9日 0.49 -11.5 -5.6 -15.8 10.2 928.8 1043.8 2月10日 1.07 -13.1 -7.5 -17.9 10.4 928.1 1042.0 2月11日 1.04 -11.8 -3.0 -19.1 16.1 926.2 1039.6 2月12日 0.40 1.09 1582 95l 16.69 -7.5 3.3 -14.8 18.1 922.3 1033.5 2月13日 1.23 -4.

10、9 4.1 -13.0 17.1 915.3 1023.6 2月14日 0.38 1.50 1228 1032 20.15 0.4 5.1 -5.2 10.3 913.5 1020.6 2月15日 0.75 0.2 2.4 -1.1 3.5 914.0 1021.1 2月16日 0.98 -3.2 1.5 -8.1 9.6 917.1 1026.23.88203采面尾巷瓦斯異常涌出情況分析3.1瓦斯異常涌出動(dòng)態(tài)變化狀況分析 從2月21日到3月13日累計(jì)推進(jìn)143m, 瓦斯涌出異常, 尾巷內(nèi)瓦斯呈間斷性超限。通過(guò)統(tǒng)計(jì)3月1日至3月18日203尾巷瓦斯?jié)舛葯z查記錄, 其變化情況如圖3-1所示。工作

11、面瓦斯涌出情況如圖3-2所示。分析工作面瓦斯檢查結(jié)果, 工作面瓦斯涌出呈現(xiàn)出以下規(guī)律:每天上午9時(shí)至下午6時(shí)瓦斯升高, 12時(shí)至16時(shí)區(qū)間最大, 1327聯(lián)巷瓦斯?jié)舛葹?6, 313聯(lián)巷瓦斯?jié)舛葹?.83 .1通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)記錄的88203回風(fēng)巷(回撤通道以里)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸畲笾岛?8203尾巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸畲笾登€進(jìn)行分析, 3月8日前, 回風(fēng)流瓦斯?jié)舛然痉€(wěn)定在O.4以下, 3月8日至今基本穩(wěn)定在0.40.6之間:通過(guò)對(duì)2月21日至3月18日88203尾巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸畲笾登€分析可以看出, 其瓦斯?jié)舛茸兓艽? 最大達(dá)到4以上, 最小僅為O.4左右, 并且每天的曲線大都有兩個(gè)峰值, 一

12、個(gè)出現(xiàn)在每天的12點(diǎn)到18點(diǎn)之間, 其峰值較大, 另一個(gè)出現(xiàn)在2點(diǎn)到6點(diǎn)之間, 峰值較小, 有時(shí)沒(méi)有, 這說(shuō)明其瓦斯涌出受外界氣壓和溫度影響較大, 且瓦斯來(lái)源主要為88202采空區(qū)瓦斯。通過(guò)對(duì)88203尾巷和88202聯(lián)巷及閉墻瓦 斯?jié)舛冗M(jìn)行測(cè)定, 密閉前CH4濃度可達(dá)810甚至超過(guò)10, 可見閉墻內(nèi)瓦斯?jié)舛缺厝辉?0以上, 說(shuō)明88202采空區(qū)瓦斯涌出較大, 經(jīng)計(jì)算, 88202采空區(qū)最大滲漏CH4達(dá)19m3min之多。瓦斯尾巷百米泄漏瓦斯1.13 m3min。3.2瓦斯異常涌出原因分析3.2.1氣壓變化對(duì)工作面瓦斯涌出的影響 氣壓變化是導(dǎo)致88203工作面尾巷瓦斯超限的重要原因。根據(jù)氣體狀

13、態(tài)方程, 大氣溫度變化會(huì)引起氣壓的變化, 一般情況下, 大氣溫度升高, 氣壓降低, 反之亦然。根據(jù)保德縣氣象站提供的氣象數(shù)據(jù), 春季每天溫差3.521之間, 溫度的大幅變化導(dǎo)致大氣壓力變化較大, 造成尾巷及連通的采空區(qū)氣體壓力發(fā)生變化, 是造成瓦斯涌出異常增大, 尾巷內(nèi)瓦斯呈間斷性超限的重要原因。 圖3-3為保德縣3月1日至3月15日氣壓變化情況, 圖3-4為88203尾巷3月1日至3月15日瓦斯?jié)舛茸兓闆r(均為早班第三次檢查結(jié)果), 圖3-5為88203工作面瓦斯涌出量變化曲線。對(duì)比圖3-3、圖3-4和圖3-5可以看出, 3月1日至3月15日期間, 保德縣氣壓有兩次明顯的高壓過(guò)程和低壓過(guò)程

14、, 而88203工作面尾巷在此期間也出現(xiàn)了幾次瓦斯涌出異常, 具體體現(xiàn)在6號(hào)、9號(hào)和13號(hào), 隨著氣壓的降低, 尾巷瓦斯?jié)舛燃眲≡黾印?號(hào)的氣壓值為918.4hpa, 比5號(hào)的924.3hpa降低了590pa；9號(hào)的氣壓值為907.1hpa, 比8號(hào)的913.6hpa降低了650pa；13號(hào)的氣壓值為922.5hpa, 比12號(hào)的928.5hpa降低了600pa。由此說(shuō)明, 當(dāng)氣壓變化幅度較大時(shí), 會(huì)引起瓦斯涌出的急劇變化, 因此, 88203工作面尾巷幾次瓦斯涌出異常與當(dāng)?shù)卮髿鈮旱拇蠓茸兓泻艽蟮年P(guān)系。 圖3.6為3月9日測(cè)得的康家灘礦地面和88203尾巷氣壓變化曲線, 從該曲線可以看出,

15、 井下巷道氣壓變化與地面氣壓變化趨勢(shì)基本一致, 說(shuō)明井下巷道氣壓受地面氣壓變化的直接影響。氣壓在夜晚O點(diǎn)左右最高, 然后隨著氣溫的升高逐漸降低, 在15點(diǎn)到17點(diǎn)達(dá)到最低值, 然后隨著氣溫的降低逐漸升高。 假設(shè)以O(shè)點(diǎn)時(shí)的氣體狀態(tài)為原始狀態(tài), 即存在P0、V0、T0, O點(diǎn)以后, 隨著氣壓的逐漸降低, 即P1越來(lái)越小, Pl0, 采空區(qū)瓦斯通過(guò)聯(lián)巷和煤壁裂隙向尾巷風(fēng)流涌出, 并形成第一次涌出高峰, 當(dāng)內(nèi)部氣壓逐漸接近外部氣壓時(shí), 瓦斯涌出處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài), 瓦斯涌出量相對(duì)減少。14點(diǎn)至16點(diǎn)時(shí), 一天的氣溫最高, 氣壓也就降到最低, 此時(shí)段, 外部氣壓與采空區(qū)內(nèi)部壓差最大, 因此瓦斯涌出速度最快

16、, 出現(xiàn)瓦斯涌出第二次高峰, 并且其峰值遠(yuǎn)大于2點(diǎn)到6點(diǎn)時(shí)段的瓦斯涌出峰值, 然后隨著氣壓的升高, 瓦斯涌出將逐漸降低。 尾巷總的瓦斯涌出量可用下式計(jì)算:式中:Q川巷瓦斯涌出量, m3/min ； Q1尾巷供風(fēng)量, m3/min； C1尾巷原來(lái)的瓦斯?jié)舛?即由工作面和工作面采空區(qū)涌出的瓦斯), : Co采空區(qū)涌出的瓦斯?jié)舛? : Q時(shí)間t內(nèi)由采空區(qū)涌出的混合瓦斯量, m3/m； 采空區(qū)瓦斯涌出強(qiáng)度為:則尾巷瓦斯?jié)舛瓤捎孟率奖硎?3.2.2頂板冒落對(duì)工作面瓦斯涌出的影響 眾所周知, 隨著工作面采煤工作的進(jìn)行, 煤炭采出后形成一定空間, 上覆差層奄地應(yīng)力和自重作用下將受到破壞, 當(dāng)其本身的強(qiáng)度不足

17、以抵抗上述作用z時(shí), 就會(huì)斷裂、垮落, 由于破碎后巖體體積增大, 直到將冒落空間填滿, 達(dá)到耔的平衡, 冒落才停止。應(yīng)該說(shuō), 大面積老頂垮落的過(guò)程, 也是造成工作面采空區(qū)瓦斯急劇涌出的過(guò)程, 其主要原因有三。一是隨著頂板巖石的斷裂垮落, 巖石發(fā)生膨脹, 添塞占據(jù)原有的采空區(qū)空間, 將采空區(qū)空間體積減少, 使采空區(qū)內(nèi)瓦衡壓力增大, 與外界產(chǎn)生氣壓差, 使采空區(qū)積聚的瓦斯涌出；二是隨著頂板垮落, 鄰近層瓦斯卸壓釋放, 大量涌向采空區(qū), 使采空區(qū)內(nèi)瓦斯量和壓力增大, 與外界產(chǎn)生氣壓差, 使采空區(qū)瓦斯涌出:三是如果老頂懸空面積大, 整體垮落過(guò)程中, 形成動(dòng)壓, 將采空區(qū)瓦斯擠壓, 形成高壓瓦斯流沖向采

18、掘空間, 造成工作面瓦期瞬間急劇涌出, 引起超限。 在工作面回采過(guò)程中, 隨著頂板的初次來(lái)壓和周期來(lái)壓, 瓦斯涌出出現(xiàn)周期性的波動(dòng), 就是由于頂板垮落的結(jié)果, 因此在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)注意項(xiàng)板的垮落情況, 不應(yīng)留有大面積空頂區(qū)。 本次88203尾巷瓦斯異常涌出是在工作面推進(jìn)到240m左右時(shí)發(fā)生的, 且地面塌陷明顯, 最大下沉量15cm以上.這說(shuō)明頂板發(fā)生了大面積冒落, 使地層發(fā)生整體下沉, 將回采面采空區(qū)瓦斯大量擠出, 涌向瓦斯尾巷。 但是老頂垮落對(duì)鄰近采空區(qū)的影響不會(huì)太大, 因?yàn)猷徑煽諈^(qū)在回采過(guò)程中, 頂板活動(dòng)已基本結(jié)束, 頂板地層基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。圖3-7是88203工作面和88202采空區(qū)的剖面示意圖。由示意圖可以看出, 88202和88203工作面之間的三條巷道保護(hù)煤柱處于集中應(yīng)力帶, 兩個(gè)采空區(qū)之間的連通性較差, 因此, 203工作面采空區(qū)項(xiàng)板冒落對(duì)202采空區(qū)影響不大, 只是對(duì)本工作面采空區(qū)瓦斯涌出有影響。3.2.3采空區(qū)漏風(fēng)和鄰近層瓦斯涌出對(duì)工作面瓦斯涌出的影響 采空區(qū)漏風(fēng)和鄰近