3410刨煤機工作麵瓦斯與其綜合治理技術

1 礦井工作麵概況

????曉南煤礦1980年投產，設計生產能力為90萬t/a，經改擴建後，設計生產能力為150萬t/a，現實際生產能力穩定在240萬t/a以上，現有W₂、 W₃共2個采區。我礦於2002年引進法國DBT公司刨煤機係統在W₃409工作麵首次安裝使用，W₃410是我礦使用刨煤機生產的第二個工作麵。W₃410工作麵位於西三采區北部，南側為W₃409工作麵采空區，北側為W₃411工作麵（尚未開拓），西為W₃二期412工作麵（尚未開拓），東部以F_23-1號斷層為界與西三采區二期相鄰；下部為7－2號煤層，層間距在26～30m之間，上部為2號煤層（不可采）。該工作麵走向長795m，傾斜寬215m。工作麵開采的是4－2號煤層，煤層厚度1.03～2.5m，平均1.77m，東部薄，向西逐漸增厚。煤層傾角3°～10°，煤質為長焰煤。絕對瓦斯湧出量為30 m³/min，煤塵具有爆炸性，“U”型通風方式，全部陷落法管理頂板。

????2 W₃410回采工作麵瓦斯湧出特點

????通過對W₃410工作麵的現場測定和計算，可以得出工作麵瓦斯的湧出特點。

????（1）上隅角瓦斯偏高。刨煤機工作麵由於采高小，工作麵通風斷麵相對綜采麵要小得多，工作麵後方存在著一定的漏風。通過實測，工作麵中部風量隻有回風順槽風量的70％～80％，說明工作麵向采空區的漏風量是很大的。工作麵落煤及煤壁的湧出的瓦斯一部分很快被新鮮風流衝淡、稀釋，一部分隨漏風流湧入到采空區；同時，遺煤及鄰近圍岩的瓦斯也積存於采空區中。采空區內的瓦斯在雷諾數很小的層流狀態下，隨漏風流運移積聚在工作麵上隅角一帶，造成上隅角處瓦斯濃度偏高。

????（2）采空區瓦斯湧出量較大。在采動應力影響下，采空區2側煤層（煤柱）破壞後釋放出的瓦斯（呈緩慢湧出狀態）湧入工作麵采空區，一般認為應力影響區在工作麵以外的15～25m內；上鄰近層瓦斯隨頂板冒落破壞後，沿頂板卸壓角以外的冒落帶、裂縫帶、彎曲下沉帶急劇湧入工作麵采空區；下鄰近層其三向應力狀態變為二向應力狀態，根據材料力學原理，就要向上產生應變，產生彎曲破壞（表現為底鼓），其吸附狀態下的瓦斯就會解吸成遊離狀態下的瓦斯，湧入工作麵采空區。可以認為：工作麵的瓦斯來源有3個：開采層、鄰近層和采空區遺煤。由於生產過程中鄰近層和遺煤瓦斯均是通過采空區湧向工作麵的，因此，可以認為工作麵的瓦斯湧出來源分為2個：開采層和采空區。

????根據W₃410刨煤機工作麵老頂初次垮落前後的瓦斯湧出量實測資料計算：開采層的瓦斯湧出量為15.48 m³/min，占工作麵瓦斯湧出量的51.65％，采空區瓦斯（鄰近層和采空區遺煤）湧出量為14.49 m³/min，占工作麵瓦斯湧出量的48.35％。