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对滑移支架放顶煤采煤工作面 瓦斯涌 出特点的分析 陕西省煤炭科学研究所 褚廷民 厚煤层滑移顶梁液压支架放顶煤采煤法 自 1 9 8 6 年在我国试验成功以来，许多矿区 相继推 广 了这一技术．实践表明 在一 定的 条件下．应用滑移支架进行放顶煤采煤是可 行的，只要参数合理 ，管理得 当，也能取得 较好的效果．目前已对该采煤法的采放工艺 参数、顶煤活动规律，采场矿压显现特点、 防灭火措施等做了辏深人的研究，而对该采 煤法工作面瓦斯涌出特点的研究还很不够． 本文现根据我们在陕西省崔家沟煤矿滑移支 架放顶煤开采试验中实测资料．对厚煤层滑 移支架放顶煤开采工作面的瓦斯涌出特点进 行分析．供初次进行放顶煤开采矿井通风工 作参考． 一 工作面简况 滑移吏架放顶煤工作面所在的松山井 口 属煤、油、气共存 的高沼气井，在掘进工作 面前集中巷时曾多次沼气超限造成停产．工 作面巷道多次出现有油气显露盼砂岩顶板 ， 但在工作面推进过程中未见油气显示．工作 面为 u 型上行式通风，风量 4 0 0 -4 8 0 m ／ 分 ．煤 尘 有 爆 炸性 ． 其 爆 炸 指 数 3 4 - 3 6 ％，煤层有 自燃发火倾 向，发火期 3 -6 个月，最短 2 8天． 滑移支架放 顶煤 开采 工作面长 7 6 m， 煤层倾角 1 1 ～1 4。．煤层厚度 4 ～4 ． 7 m． 顶板为砂岩，底板为根土岩，走向长臂后退 式开采，DY 一 1 5 0型采煤机开邦割煤，每 刀进 0 、6 m．月进 3 6 m，采 高 2 ． 1 m， 放顶 煤高 2 -2 ．7 m，顶煤 回收率 7 5 ～8 5 ％．采 一 1 4一 面底 部留 0 舟～1 ．O m 的劣质煤及炭质 泥岩 夹矸 ，以防下部 根土岩遇水变软造成支柱 插底 ．滑移顶粱液压支 架 5柱 式，工 作阻力 1 5 0 t ，采场控顶距 4 ． 1 ～4 ． 8 m，煤邦侧及采 空 区侧 各设一 台刮 扳输送 机运煤 ． 二、瓦斯涌出特点 1 、工作面瓦斯显示 崔家沟煤矿 1 2 4 0 7 滑移支架放顶煤开采 工作面开切服 1 9 8 9年 1 1 月上句掘通，即形 成正常风流 u型式上行通风系统．1 1 月 1 4 日开始开 邦割煤 ，放顶 煤 ，工作 面推进 2 1 ． 8 m后，直接顶初次垮落，到 2 5 ． 3 m工作 面初 次来 压 ， 以后 约 推进 1 2 m，采面 有周 期来压显现．其工作面实测瓦斯涌出部分资 料见表 1 ．瓦斯涌出频谱 曲线如图． 从表 1 及图可以看出该滑移支架放顶煤 工作面瓦斯涌出有如下特征老顶初次来压 前工作面瓦斯涌出量相对较低，尤其来压前 后瓦斯涌出量降低更多．表 2是初次来压前 后瓦斯涌出量 比较，厚煤层放顶煤开采虽然 初次来压前后瓦斯涌出量有差别，但这个差 别小于常规厚煤层分层开采 时顶板初次垮落 前后瓦斯涌出量差别幅度，主要原因是放顶 煤开采瑷煤作为直接顶的下位岩层～经 冒落 瓦斯基 本涌 出．来 压后涌 出量增大 只是 由于 煤层直接瑷及老顶的矿压作用使得顶煤 冒落 程度加大 ．顶煤块度减小，回收率增加所 致 ． 2 、推进距离对瓦斯浓度的影响 工作面 自8 9年 1 1 月试验至 9 0年 2月 维普资讯 上旬共推进 7 0 多 m。在推进中发现随着推 进距离增加采面瓦斯浓度在风量基本稳定 的 情况 下有增 大趋势 表 3 ．初 步分 析认 为，开采煤层节理、裂隙不甚发育 。顶煤未 完全冒落。即使冒落后的煤层也未能完全回 收。加之煤层顶板较坚硬，垮落后不能充满 采空区，于是就造成工作面随着推进距离加 大。采空区残煤不断增高。工作面瓦斯浓度 增加，尤其是工作面上隅角瓦斯浓度增加更 明 显 ． 滑移支架放面煤开采工作面瓦斯酒出表 表 l CH． CO2 绝对 相对 绝对 相对 旬期 蒲出 涌出 蒲出 捅出 备注 浓虞 醯度 ％ 量 q - 量 q l 量 q 量 q ， f m ／ f m’ ％ m’ ／ 缸 ， m ／0 m 、 ／D g 9年 l 1 胃 0 ． 1 2 n， 7 2 ． 7 4 O ． o s O ． 3 8 I ． g 2 中旬 下旬 01 2 n 7 2 ． 7 4 0 ． 1 0 0 ． 4 7 2 2 6 8 9年 t 2月 O ． 1 4 O ． 6 2 ． 8 s 0 ． 1 0 0 ． 4 7 2 ． O 8 上旬 1 4日 中旬 0 ． 1 4 0 ． 6 1 2 ． 1 0 仉 0 8 0 ． 3 1 ． 2 5 韧次 来 压 2 5日 下旬 0 ． 1 4 0 ． 5 6 2 ．9 0 ml 0 0 ． 4 0 2 ． 0 7 周期 来压 9 O年 、 元且 D ． 2 4 饥g 9 3 ． 5 g 0 g O ． 5 9 2 ． 3 7 上 甸 1 6 日 中旬 0 ． 2 O 0 ． 7 8 3 7 0 ． 1 2 0 A 7 2 ． 0 9 周期 来压 9 0年 2日 2月 0 ． 2 2 0 ． 8 4 2 ． 7 6 0 ． 1 S 0 ． 6 3 2 ． O 8 周期 上旬 来压 中旬 0 ． 3 ， 1 ． 1 6 3 ． 7 1 0 ． 1 0 0 ． 3 9 l ， 0 0 l 一 一 一 嚣 。 。 I 每 广、 聃 十 广 商 1矿前1需； 工 作面 亿盛 鞲 谐 丹 折 由蝇 囝 oH, COI 囊日 绝对涌 相对 绝对涌 相对 眭 废 出量 霜出量 醢 度 出量 柄出量 ％ f m3 f m ％ f m’ f m ／分1 ／t ／分 ／O 来压前 01 3 0 ． 6 o 2 ． 6 4 O ． ∞ 0 ． 4 2 l 8 5 一 般值 O ． 2 2 0 ． B 5 土2 8 0 l 3 0 ． 5 0 2 ． O 8 增加 ％ 6 9 4 2 2 4 4 4 1 9 I 2 2 采面中部 上隅角 回风巷 旬 期 CH． COI CH． CO2 CH． c 年 1 2 月上旬 0 ． 1 2 01 l O ． 2 2 0 ． I 5 0 ． 1 6 O ． 1 2 9 O 年元月上旬 0 ． 1 2 0 ． 1 O 0 ． 4 6 O ， 2 O D ． 1 9 O ． 1 3 9 O 年 2 月上旬 0 ． 1 3 Ol O 0 7 9 O ． 2 6 0 ． 1 9 0 ． 1 4 注表中单位．％ 3 3 、生产工艺过程对沼气涌 出量的影响 本试验滑穆支架放顶煤开采的主要生产 一 1 5 维普资讯 工艺过程为采煤机开邦割煤、移溜移架及顶 煤回收．工作面作业方式为三班作业，边采 边准 ，每 天连续 两个 班割煤 ，一 个班放煤 。 割煤班产量 约 1 5 0 t ／班，放煤班 产量约 2 5 0 ～ 3 0 0 t ／班 ． 由工作 面瓦 斯实浏资料看，放 煤班沼气浓度比割煤班略大．但考虑到放煤 班产煤 量高 因素后，可 以看 出两主要生产过 程中沼气涌出量差别较小．其它生产工艺对 工作面沼气涌出量影响也较小。 4 、上隅角是工作面瓦斯积聚最高处 由表 3可以看出工作面上隅角沼气浓度 是采面中部的 2 ～6倍，二氧化碳浓度是采 面中部的 1 ． 5 --2 ． 5 倍．其原因一方 面是 由于采场顶板垮落未将采空区填满，采空区 留煤不断有瓦斯涌出另一方面采空区内煤 柱两坝 未放空的三角煤也 向工作面排放瓦 斯． 三 、放顶煤开 采与倾斜分层 开采工作面的瓦斯比较 1 、与第一分层 比较 放顶煤采煤法属厚煤层垮落法上行式开 采技术，它虽然与垮落{ 击下行式开采类似 先采 出煤层 的一 个分 层，然后 再采 出煤层 的 其余分层，但其工作面瓦斯涌出情况差别很 大，表 4是 与滑移支架放 顶煤 工作 面地 质条 件相同的 1 2 4 0 8工作 面瓦斯涌出实测 比较。 1 2 4 0 8工作面为采用倾斜分层走向长壁采煤 法开采 4 _ 煤层的第一分层，工作 面高档普 采配置，采高 2 m，全部垮落{ 击管理 顶板． 作业方式为三班出煤．边采边准． 由表 4看，厚煤层滑移支架放顶煤开采 工作面瓦斯涌出是放顶煤工作面的 1 ． 5 倍左 右，来压后一般值为 2 ～3倍 ．初步分 析， 放顶煤开采工作面瓦斯浓度低，涌出量相对 较小 的原 因为 1 滑移支架放顶煤工作面控顼距大， 相对降低了工作面瓦斯浓度． 2 滑移支架放顶煤开采工作面采空区 煤 顶煤及底煤基本回收，工作面瓦斯涌 一 l 6一 出主要 为割煤或 放煤 ，采 空 区残 煤涌 出小 ． 而一分层工作面开采受到破坏的未采分层向 工作面排放瓦斯量较大，这一点由工作面上 隅角浓度大 1 ．8倍可以得到充分体现． 3 放顶煤开采煤块度 比分层高档瞢采 大也是其工作面浓度较低 的原因之一． 来压前 一般值 项 目 增 增 放 加 放 加 顶 分 一 顶 分 一 蜞 届 ％ 煤 层 ％ 采面浓度 0 ．1 3 0 ． 1 S 3 8 0 ． 2 2 0 ． 5 0 1 2 7 ％ 绝对蕊 出量 CH ． m’ ／mi 0 ． 6 0 0 9 0 5 0 0 ． 8 5 2 5 B 2 0 4 相对蕊 出量 m’ ／” 2 6 4 3 ． 7 9 4 4 3 ． 2 B 8 0 0 l 4 4 采面浓度 0 0 9 0 ．1 3 4 4 0 ． 1 3 0 ． 2 5 9 2 ％ 绝对 涌 出量 CO m’ ／ml n 0 ． 4 2 0 ． 6 4 5 2 0 ． 5 0 I _2 8 1 5 6 相对涌 出量 l S 5 2 6 0 2 9 2 ． 3 ． 9 5 9 0 m’ ／ 2 、 与三分层 底分层 比较 CH ． CO 绝 相 绝 柏 对 对 对 对 开采 浓 蒲 涌 被 涌 涌 方 法 度 } f 出 度 出 出 一 量 量 一 量 量 ％ 一 ％ 一 暑 邑 苦 目 ／ ／ ／ ／ 丹 0 分 0 放琢煤 0 ．2 2 0 ． 8 5 3 ． 2 8 0 ． 1 3 0 5 0 2 ． 0 8 开采 三分层 0 ．2 0 1 0 3 3 ． 3 6 0 ． 1 5 0 1 ． 7 8 高捎 4 5 该矿 松 山采 区东 五三分层 4 - 2 煤层地 质 条件与本滑移支架放顶煤开采工作面地质条 件类似．采面高档普采配置，全部垮落法三 四排管理顶板 ，控顶距 3 ． 2 --4 ． 2 m，采高 维普资讯 提高单体液压支柱 实际初撑力的几个措施及 比较 一 前言 陕西煤炭工业学校 杜建平 单体液压支柱的支护质量好坏直接影响 采煤工作面的顶板控制效果，而支柱的实际 初撑力大小是衡量支护质量的重要指标．在 工作面因种种因素的影响，使支柱的实际初 撑力低于 有 的甚至远低于额定初撑力 表 。这样就会使顶板管理恶化，影响工 作面生产。甚至于造成严重事故，这一点已 为人们 所认识 ．本文将从分析初撑力 低的原 因人手，提出提高支柱实际初撑力的几个措 施，并加以分析比较。 2 m．是 4 煤层下行式分层开采的最后一 个分层。表 5 为滑移支架放顶煤开采与三分 层工作面瓦斯涌 出比较． 。 由表 5 看。该滑移支架放顶煤上行式开 采与厚煤层三分层 底分层开采工作面瓦 斯涌出量相当接近，于是可以看出在工作面 J 燕 煤基本回收情况下，不论底分层先采还是 后采，其工作面瓦斯涌出量差别较小． 四、结论 1 、滑移支架放顶煤开采工作面瓦斯涌 出特点为。工作面回采初期瓦斯涌出量小 。 当采面顶板初次来压后，由于顶煤受顶板来 压影响，瓦斯涌出量增大，以后工作面瓦斯 涌出量 变化较小 ． 2 ，滑移支架放顶煤开采主要生产工艺 韧撑力 矿 别 支护设备 资辩来源 利用率 晋煤科技 王台精矿 DZ - 2 2单体支柱 6 0 ． 5 ％ 8 8 ．3 煤炭科学 孙村矿 DZ - 2 单体支柱 4 3 ． 7 ％ 技木 8 9 ．6 棒县煤 矿矿 柑县煤矿 HJ 2 2 B精移支{ I邑 6 0 3 2 ％ 压观铡报告 百子煤矿矿 百子煤矿 HJ 2 2 B滑移立架 6 71 j ％ 压观 铡 报告 注 扔 掉 力 利 用 率 一 塞 嚣 ；； ； {； 等 塑 x 。 o ％ 过程中开邦割煤及放顶煤是工作面瓦斯涌出 较大的两个工艺过程．放顶煤工艺工作面瓦 斯涌出大于开邦割煤工艺，但比较接近，其 它生产工艺对工作面瓦斯涌出影响较小． 3 、厚煤层滑移支架放顶煤开采与倾斜 分层开采工作面瓦斯涌出比较，放顶煤开采 工作面瓦斯涌出明显低于倾斜分层开采一分 层工作面瓦斯涌出量。但与倾斜分层开采最 后一个分层相当接近．由此可以初步认为。 持移支架放顶煤开采工作面瓦斯管理拄常规 管理措施。瓦斯涌出量预计按小于首分层工 作面略大于底分层工作面瓦斯涌出量实测值 即可． 参考文献 王省身． 矿井灾害防治理论与技术 ．中圃矿业学院出 版社．1 9 8 6 ． 一 1 7 维普资讯