8309面顶抽巷抽采气源测定与分析_李晨.pdf

江西煤炭科技2023年第1期摘要：本文以同忻矿8 3 0 9工作面顶抽巷为工程背景，采用SF6示踪气体技术对顶抽巷抽采气源进行现场测定，分析测定数据可知：8 3 0 9工作面顶抽巷抽采气源为工作面新鲜风流、上部采空区下泄气体、邻近采空区气体、本工作面采空区气体。分析结果表明，同忻矿顶抽巷层位布置存在优化的必要性。关键词：顶抽巷；层位布置优化；瓦斯抽采；SF6示踪气体中图分类号：TD7 1 2+.6文献标识码：A文章编号：1 0 0 6-2 5 7 2（2 0 2 3）0 1-0 1 6 2-0 3Determination and Analysis of Extracted Gas Source in Roof Extraction Roadway at 8309 Working FaceLi Chen(Safety Supervision Division,Jinneng Holding Coal Industry Group,Datong,Shanxi 037003)Abstract:Through in-situ measurement of the extracted gas source in roof extraction roadway with SF6tracer gas technology at8309 working face of Tongxin Colliery,the paper proposes the necessity of optimizing the optimization of layer layout based on themeasurement data showing that the extracted gas sources come from the fresh air flow,gas released from the upper goaf,gas inthe adjacent goaf,and gas in the goaf at the working face.Key words:roof extraction roadway;optimization of layer layout;gas extraction;SF6tracer gas8309 面顶抽巷抽采气源测定与分析李 晨（晋能控股煤业集团安全督查大队，山西大同0 3 7 0 0 3）顶抽巷具备瓦斯抽采量大、瓦斯治理效果显著等优势，在山西一些矿区中应用较为广泛1-2。对顶抽巷气体来源进行分析，并根据分析结果对顶抽巷布置位置进行优化，对提升瓦斯治理效果有显著促进意义3。同忻矿开采3#5#煤层期间，主要采用顶抽巷抽采技术治理采空区瓦斯，但抽采瓦斯浓度偏低（一般在0.3%0.6%之间，略高于回风流瓦斯浓度），其作用仅类似于一条回风巷，与使用顶抽巷治理工作面瓦斯的设计初衷差距较大。依据顶抽巷气体成分测定结果，优化顶抽巷布置方式，对增加顶抽巷应用效果、降低采面瓦斯涌出具有显著的促进意义4-7。采用S F6示踪气体法准确测定8 3 0 9工作面顶抽巷抽采范围及抽采气体来源，为优化同忻矿及其他类似地质条件矿井的顶抽巷布置方式提供参考。1工程概况同忻矿8 3 0 9综放工作面开采3#5#煤层，煤层厚度2.3 1 2 3.4 2m，平均1 4.0 9m，煤层倾角3 1 1。8 3 0 9工作面回风直接进入三盘区回风大巷后经三盘区回风立井由大斗沟三盘区主扇排出地面，沿途无大斗沟矿采掘工作面。8 3 0 9工作面采用三巷布置，其中2 3 0 9巷（进风巷）、5 3 0 9巷（回风巷）沿3#5#煤层底板布置，8 3 0 9顶抽巷沿3#5#层顶板布置，如图1所示。图1采面各巷道位置2顶抽巷抽采气源测定同忻矿8 3 0 9工作面回采期间，由于顶抽巷抽采效果不佳，导致回风隅角瓦斯时有超限。测定8 3 0 9工作面顶抽巷抽采气源，并分析抽采效果达不到设计要求的原因，可以为后续工作面优化顶抽巷层位等提供参考，以便更好地发挥顶抽巷应有的作用。为了保证测定数据的准确性和可靠性，决定采用SF6示踪气体连续定量释放法，通过采样、分析所采气样是否含有S F6气体来具体确定顶抽巷抽采气源。连续定量释放法，即在回采工作面、采空区、回风隅角等区域连续释放9 9.9%高浓度S F6气体，然后在瓦斯抽采系统排气侧采取气样。2 0 1 8年5月8日至6月2 4日采用S F6示踪技术在工作面前部（前运输机至煤壁）、中部（工作面支架部分）、后部（后运输机至采空区）、工作面采空区、上部采空区、邻近采空区6个部位，对8 3 0 9顶抽巷抽采1 6 2江西煤炭科技2023年第1期气体来源进行测试。2.1工作面前部工作面前部释放S F6位置为支架前摆梁距离煤壁1m处，地面泵站可以接收到示踪气体，如图2所示。根据工作面通风状况，工作面前部属于工作面主风流，正常情况下，前部风流直接经工作面进入回风巷，理论上不存在前部风流绕至工作面后部被顶抽巷抽采的可能性。但是，一方面工作面割煤作业必然对上部顶煤产生扰动影响，煤层及顶板整体性受到破坏，使得上部顶煤部分松动卸压，产生少量裂隙，与上部顶抽巷存在漏风通道；放煤工艺使后部顶煤垮落，工作面前部顶煤整体性进一步受到破坏，产生更多裂隙，与上部顶抽巷间出现渗透通道。另一方面放煤结束后工作支架需要完成卸压下降、移动支架、接顶承压三个步骤，综采支架的卸压下降使得原本承压顶煤突然卸压，煤体间弹性受到破坏，以塑性破碎状下降，丧失整体性。再一方面采煤空间与顶抽巷间的裂隙大量产生。综上所述，受采煤工艺影响，8 3 0 9工作面顶抽巷存在抽采工作面前部风流现象。图2工作面释放位置剖面2.2工作面中部工作面中部释放S F6位置为综采支架后支柱偏后0.3m处，地面泵站可以接收到示踪气体，如图2所示。根据工作面通风状况，中部属于工作面次风流，正常情况下，中部风流直接经支架空隙进入回风巷，理论上不存在中部风流绕至工作面后部被顶抽巷抽采的可能性；从实际情况推测，工作面中部顶煤存在与顶抽巷沟通通道，初步分析原因如下：放煤工艺使顶煤垮落，工作面中部顶煤整体性受到破坏产生裂隙，出现顶抽巷与工作面中部顶煤间的渗透通道，导致顶抽巷抽采工作面中部风流现象。2.3工作面后部工作面后部释放S F6位置为超过后刮板0.5m、离地1.5m，释放点位置如图2所示，地面泵站接可以收到示踪气体。根据工作面通风状况，正常情况下后部风流经运输机上部通道，在回风隅角区域与采空漏风风流混合后进入回风巷。因同忻矿顶抽巷布置在煤层内，存在随放随垮现象，因此可以推测工作面后部存在与顶抽巷直接沟通通道。综上所述，同忻矿回采工作面后部存在与顶抽巷沟通的直接通道，顶抽巷存在抽采工作面后部风流现象。2.4进风、回风隅角工作面进风、回风隅角释放S F6位置，如图3所示，地面泵站接可以收到示踪气体。根据工作面风流运动规律，在进风隅角释放的示踪气体部分随漏风风流进入采空区，随后在工作面与采空区压差作用下涌向工作面。在地面抽采泵站接收到示踪气体，说明顶抽巷可截流部分采空区漏风风流，在5 3 0 9回风巷接收到示踪气体说明，顶抽巷并未完全截流采空区气体，部分采空区漏风风流涌入回风巷。图3进风、回风隅角测点分布及漏风通道2.5上部采空区上部采空区测试释放S F6位置为5 3 0 9巷里程牌3 7 0m处的上部采空区放水孔，如图4所示，地面泵站可以接收到示踪气体。为防止示踪气体集聚钻孔内部未进入上部采空区，利用压风装置进行助推，随后井下接收点接收到示踪气体。因此，可以推断顶抽巷抽采气体组分含有上部采空区下泄气体。图4上部采空区释放剖面2.6邻近采空区受8 3 0 9工作面现场条件制约，无法实现钻孔释放S F6示踪气体，为此，采用工程类比法考察顶抽巷是否抽采邻近采空区气体，即对邻近采空区是否与顶抽巷存在导通裂隙进行考察。考虑到1 6 3江西煤炭科技2023年第1期（上接1 6 1页）8 2 0 1工作面现场条件以及开采参数等与8 3 0 9工作面一致，因此以8 2 0 1工作面测定结果进行类比分析。具体S F6释放点及接收点位置如图5所示。经同煤分院技术人员现场检测，确认接收到S F6信号。根据采面矿压显现及覆岩移动规律分析，8 2 0 1初次来压步距为1 0 3m，工作面采位处于7 0m时的基础资料，认为测试时8 2 0 1工作面上部顶板关键层未垮落，与上部采空区沟通可能性不大，推测8 2 0 1回风巷接收到的示踪气体应是通过8 2 0 2采空区涌入8 2 0 1采空区，在工作面负压作用下通过回风隅角流入回风巷的可能性较大。8 3 0 9工作面与8 2 0 1工作面有相同工况条件，8 2 0 1工作面得到的结论同样适用8 3 0 9工作面，即8 3 0 9顶抽巷抽采气体组分应含有邻近采空区气体。图58201工作面释放、接收位置3结论1）8 3 0 9工作面顶抽巷存在抽采工作面新鲜风流情况，主要通道为工作面前运输机上部煤体裂隙、综采支架中部煤体裂隙、后运输机上部缝隙。2）当8 3 0 9面回采至距8 3 0 7采空区7 0m以内时，8 3 0 9采空区 与8 3 0 7采 空 区 存 在 漏 风 通道，即8 3 0 9顶抽巷抽采气体组分含有邻近采空区气体。3）8 3 0 9顶抽巷抽采气体来源分为四大部分，一部分为工作面新鲜风流，一部分为上部采空区气体、一部分为邻近采空区气体、一部分为本工作面采空区气体。参考文献1 池津维，郭江龙，王绪贵.瓦斯抽采半径及合理布孔间距测定J.马鞍山：现代矿业，2 0 2 1，3 7（2）：1 8 2-1 8 8.2 康建宏，邬锦华，李绪明，等.采空区高抽巷及埋管抽采下瓦斯分布规律研究J.徐州：采矿与安全工程学报，2 0 2 1，3 8（1）：1 9 1-1 9 8.3 冯涛.马兰矿1 8 5 0 2工作面瓦斯抽采技术应用J.江西煤炭科技，2 0 2 2（1）：1 6 9-1 7 0，1 7 3.4 宋志强.综采面高抽巷合理布置位置确定及效果考察J.江西煤炭科技，2 0 1 6（3）：9 6-9 7.5 张跟柱.常村矿高抽巷合理层位布置及钻孔抽采技术研究D.北京：中国矿业大学，2 0 1 8.6 崔益源.基于示踪气体测量技术的采空区漏风研究D.北京：中国矿业大学，2 0 1 8.7 王雪芹，郑雷.突出危险性煤层瓦斯抽采长钻孔合理间距的确定J.北京：中国矿山工程，2 0 1 7，4 6（4）：3 4-3 7.作者简介：李 晨（1 9 8 7），男，山西大同人，2 0 1 1年毕业于大同煤炭职业技术学院矿山机电专业，工程师，科员，现从事安全管理工作，研究方向：矿井通风安全。收稿日期：2 0 2 2-0 4-2 2编辑：廖文德巷瓦斯浓度未出现超限现象。参考文献：1 国家安全生产监督管理总局.AQ 1 0 1 8-2 0 0 6，矿井瓦斯涌出量预测方法S.北京：煤炭工业出版社，2 0 0 6.2 徐锟.黔金煤矿多煤层赋存工作面开采瓦斯涌出来源分析及综合治理技术D.贵州大学，2 0 2 1.3 张益，王建伟.掘进工作面瓦斯涌出量及来源精准预测技术研究J.内蒙古煤炭经济，2 0 2 0（2 4）：1 3-1 5.4 白杰.基于流固耦合的瓦斯抽采半径数值模拟研究J.江西煤炭科技，2 0 2 2（1）：1 4 7-1 5 1.5 冯涛.马兰矿1 8 5 0 2工作面瓦斯抽采技术应用J.江西煤炭科技，2 0 2 2（1）：1 6 9-1 7 0，1 7 3.6 国家安全生产监督管理总局等.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范S.北京：煤炭工业出版社，2 0 1 7.作者简介：赵雄飞（1 9 8 9），男，山西长治人，2 0 2 0年毕业于北京科技大学采矿工程专业，助理工程师，现从事煤矿安全技术工作。收稿日期：2 0 2 2-0 5-2 3编辑：彭呈喜1 6 4