工作面上隅角瓦斯运移、积聚及处理措施.pdf

技术经验工作面上隅角瓦斯运移、积聚及处理措施夏新川，张秀才，王士涛，杨胜强“ （连云港市白集煤矿，江苏徐州““；“ 中国矿业大学，江苏徐州““*9 ，*9 LK2 62J FCD6J M6H E A6F 12 61D EGM E K12 D6JM6HN ’4 C6CD F6J 6 A6F KLK2 CD3FF 6 4 C L2 62AG 12 F6K D6JM6H 62J 36G K1212A E63 62J 4 365F E A6F 6335K5G612 12 FK 36G 6D6N ’4 C6CD OD1EGH 626GHIJ 4 CDP F2 6CCG1J K6F5DF D6 A6F 6335K5G612 12 FK G36G 6D6N 56 7“.-/A6F KLK2；A6F 6335K5G612 ；C L2 62AG 基金项目煤炭科学基金项目（Q. 安）随着煤层开采进入瓦斯含量较大的深部、采煤工作面生产能力的提高及工作面推进速度的加快，必然导致瓦斯涌出量大幅度地增加，对于正常通风来说，在通风不良的地方就容易出现局部的瓦斯积聚，如巷道顶板冒落空间、支架背板上部、掘进工作面、采煤机滚筒附近等地方通常出现瓦斯的局部积聚。特别是我国绝大部分采煤工作面均采用 “R”形通风系统，其上隅角作为整个工作面采空区的漏风汇，极易形成瓦斯积聚区。在正常通风风流中瓦斯运移的基本形式来自于煤（岩）层、采空区或其它地点的瓦斯涌入井巷后，首先到达巷道壁附近，并开始与空气混合。在与空气混合和运动过程中不断扩散运移。由煤岩体、采空区涌入矿井巷道风流中的瓦斯，都归于瓦斯空气混合气体。瓦斯运移过程是指瓦斯在矿井风流中的运动过程。图正常通风瓦斯运移基本形式在正常通风条件下，瓦斯在井巷空气中扩散运动主要有以下几种形式［］，如图所示。 “瓦斯分子扩散来自于煤（岩）层或其他地点的瓦斯涌入井巷后，在井巷空气处于静止的条件下，瓦斯分子在作无规则的热运动，当巷道风流中瓦斯浓度的分布不均匀时，即存在瓦斯浓度梯度时，瓦斯分子的不规则热运动宏观表现为从高浓度区向低浓度区扩散。无论是在静止的矿井大气中，还是在运动的风流中，都存在着分子扩散，分子扩散服从费克（S13T）扩散定律。 “瓦斯对流运移当巷道中存在风流时，风流中的空气微团对分布在其中的瓦斯微团产生作用力，也就是瓦斯微团与空气微团之间所存在的摩擦力，在该力的作用第 “Q 卷第 . 期煤炭科学技术“ 年 . 月万方数据下，瓦斯微团随风流一起运动，这就是瓦斯的对流运移，这种对流运移的主要特征是瓦斯运移的方向与空气的流动方向一致，而且瓦斯与空气流动的速度相等。因此，瓦斯流动的方向与瓦斯的浓度变化无关，即瓦斯浓度的大小可能变化，但瓦斯流动的方向不变，如果风流的风速增大，对流的强度也随之增强。当风流处于紊流状态下，风流对瓦斯的对流运移过程以时均运动方式“带走”而实现。 “井巷空气无规则紊流脉动引起瓦斯紊流扩散紊流流动状态是矿内风流的一个十分普遍的流动状态，大量实验发现［］，一般紊流是一种随机的，非稳定的有旋运动，一般紊流流动结构由各种尺寸的涡团组成。且一般紊流的无规则脉动为相对于时均值的随机运动，类似于分子运动那样，一般矿内紊流空气涡团的随机脉动将引起附加的瓦斯质量传递。无规则的紊流脉动扩散也如同分子扩散一样，其扩散的方向为高瓦斯浓度区流向低瓦斯浓度区。当浓度相同时，则停止扩散；当两点间的瓦斯浓度差较大时，其扩散速率也大。实际测定，一般无规则的紊流脉动扩散比分子扩散速率大 “ “ 倍。对于分子扩散，当各个方向的浓度差相等时，其各个方向的分子扩散速率就相等，但对于一般矿内井巷紊流来说，在同一断面上即使在相同的瓦斯浓度差条件下，由于断面上各点的风流速度不相同，因此各点无规则紊流脉动扩散的速率也不相同。在非均质和各向异性的巷道紊流中，沿各个坐标轴方向的无规则脉动速度不同，天津大学邓志群［］利用三维激光多普勒测速仪（卷第［2］王启杰对流传热传质分析［4］西安西安交通大学出版社，33 ［’］邓志群湍流边界层的湍流参数测量和研究［］流体力学实验与测量，33 ［/］煤炭科学研究总院重庆分院 AB , 型矿用多功能局部通风机研究［C］重庆煤炭科学研究总院重庆分院， 33 ［］杨胜强脉冲通风治理采煤工作面上隅角局部积聚瓦斯的理论与实验研究［D］徐州中国矿业大学，2“““ 作者简介夏新川（3/3 , ），男，江苏连云港人，白集煤矿高级工程师。 / 第 23 卷第期煤炭科学技术2““ 年 ““ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 月万方数据