保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究.pdf

第 2 3卷 第 1 期 2 0 0 6 年 3 月 采矿与安全工程学报 J o u r n a l o f Mi n i n g＆ S a f e t y E n g i n e e r i n g V0 l _ 2 3 No ． 1 M a r ． 2 0 0 6 文章编号 1 6 7 3 3 3 6 3 2 0 0 6 0 1 0 0 1 2 0 7 保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究 程远平 ，周德 永 ，俞启香 ，周 红星 ，王海锋 L 中国矿业大学 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ； 2 ．淮南矿业 集 团 有限责任公 司 ， 安徽 淮南2 3 2 0 0 1 摘要 随着我国煤矿开采深度的增加， 煤与瓦斯突出矿井和突出煤层的数量不断增加 ， 利用保护 层开采过程中的被保护层 的卸压作用对卸压瓦斯进行 强化抽 采， 使被保护层 由高瓦斯 突出危险 煤层变为低瓦斯无 突出危险煤层 ， 从而实现煤与瓦斯资源的安全 高效共采． 系统介绍了基于分源 原理 的 回采工 作 面 瓦斯 涌 出预测 方 法 ， 保护 层 开采及 卸 压 瓦斯 强化抽 采技 术 的发展 和 工程应 用． 结合淮南潘一矿下保护层和谢一矿上保护层 开采及 卸压 瓦斯强化抽采 实例， 将保护层工作面瓦 斯 涌出量预测结果与保护层工作面瓦斯涌出量 实测结果进行 了对 比分析． 研究结果表明， 由于保 护层开采的卸压作用， 使被保护层卸压瓦斯抽 采率远 大于被保护层卸压瓦斯的 自然排放率， 导致 保 护层 工作 面 瓦斯 涌 出量 预 测结 果 小于 实际 瓦斯 涌 出量 ． 关键词 保护层开采；瓦斯抽 采；瓦斯涌出规律 ； 煤 与瓦斯突出；煤与瓦斯安全 高效共采 中图分类号 TD 7 1 2 文献标识码A D 一 1 ． 1 1 l D T 一， 、 K e s c a r e n 0n 乜xt r a c t l on and m i s s i on La w s oi as t or Pr e s s u r e 。 - Re l i e f i n Pr o t e c t i n g Co a l S e a ms CHENG Yu a n p i n g ，ZHOU De y o n g ，YU Qi x i a n g ，Z HOU Ho n g x i n g ．WANG Ha i f e n g 1 ．Na t i o n a l En g i n e e r i n g a n d Re s e a r c h Ce n t e r o f Co a l Ga s Co n t r o l 。Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g＆ Te c h n o l o g y ． Xu z h o u，J i a n g s u 2 2 1 0 0 8 ， Ch i n a 2 ．Hu a i n a n Mi n i n g Gr o u p Co ．Lt d ．，Hu a i n a n，An h u i 2 3 2 0 0 1 ．Ch i n a Ab s t r a c t W i t h t h e i n c r e a s e o f e x p l o i t i n g d e p t h o f c o a l mi n e s i n Ch i n a ，t h e n u mb e r o f c o a l mi n e s a n d c o a l s e a ms wi t h o u t b u r s t h a z a r d k e e p s i n c r e a s i n g ． Us i n g p r e s s u r e r e l i e f e f f e c t s o f t h e p r o t e c t e d s e a ms t o e x t r a c t f o r c i b l y p r e s s u r e - r e l i e f g a s ，c o a l s e a ms wi t h h i g h me t h a n e a n d o u t b u r s t h a z a r d c a n b e s a f e l y c h a n g e d t o t h e o n e s wi t h l O W me t h a n e a n d n o o u t b u r s t h a z a r d ． As a r e s u l t ，t h e s a f e a n d h i g h e f f i c i e n t e x p l o i t a t i o n o f g a s a n d e o a l c a n b e r e a l i z e d ．The s y s t e m i c p r e d i c t i n g me t h o d o f me t h a n e e mi s s i o n i n wo r k i n g f a c e i s i n t r o d u c e d b a s e d o n t h e p r i n e i p l e o f t e l l i n g a p a r t i t ’ s s o u r c e s ．Th e d e v e l o p me n t a n d e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n o f t h e t e c h n o l o g y f o r e x p l o i t i n g t h e p r o t e c t i n g s e a ms a n d t h e t e c h n o l o g y f o r f o r c i b l y e x t r a c t i n g t h e p r e s s u r e - r e l i e f g a s a r e a l s o i n t r o d u c e d ．Ac c o r d i n g t o t h e p r a c t i e a l d a t a i n P a n j i No ． 1 mi n e a n d X i e j i No ． 1 mi n e o f Hu a i n a n c i t y，t h e c o mp a r i s o n o f t h e p r e d i c t i n g r e s u l t s o f g a s e mi s s i o n wi t h t h e p r a e t i e a l o n e s i n p r o t e c t i n g wo r k i n g f a c e s i n d i c a t e t h e e x t r a c t i n g r a t e o f p r e s s u r e r e l i e f me t h a n e i s mu c h g r e a t e r t h a n t h e n a t u r a l e mi s s i o n r a t e i n p r o t e c t e d c o a l s e a ms b e c a u s e o f t h e p r e s s u r e r e l i e f e f f e c t o f p r o t e c t i n g s e a ms ．Th i s l e a d s t o t h a t t h e p r e d i c t e d a mo u n t o f me t h a n e e mi s s i o n i s l e s s t h a n t h e p r a c t i c a l o n e i n p r o t e c t e d s e a ms ． Ke y wo r d s p r o t e c t i n g s e a ms e x p l o i t a t i o n ；me t h a n e e x t r a c t i o n；e mi s s i o n l a ws o f me t h a n e c o a l a n d me t h a n e o u t b u r s t ；s a f e a n d h i g h l y e f f i c i e n t e x p l o i t a t i o n o f g a s a n d c o a l 收稿 日期2 0 0 60 2 0 6 基金项 目国家 自然科学基金重点项 目 5 0 1 3 4 0 4 0 ； 国家“ 十 ” 重点科 技攻关项 目 2 0 0 1 B A8 0 3 B 0 4 1 2 作者简介程远平 1 9 6 2 ， 男 ， 吉林省集安市人 ， 教授 ， 博士生导师 ， 工学博士 ， 从事火灾防护理论及矿业安全工程方面研究 E mn i I y p c 6 2 0 9 2 4 1 6 3 ． c o rn T e l 0 5 1 6 8 3 9 9 5 7 5 9 维普资讯 第 1 期 程远平等保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究 长期理论研究和突出危 险煤层 的开采实践证 明， 开采保护层和预抽煤层瓦斯是有效地防治煤与 瓦斯突出的区域性措施 ， 该方法可以避免长期与突 m危险煤层处于短兵相接的状态， 提高了防治煤与 瓦斯突出措施的安全性和可靠性． 我 国 煤矿安全 规程 规定 “ 对于有 突出危险煤层 ， 应采取开采保 护层或预抽煤层瓦斯等区域性防治突出措施” ； “ 在 突出矿井开采煤层群时 ， 应优先选择开采保护层 防 治突出措施” ； “ 开采保护层时， 应 同时抽放被保护 层瓦斯” l_ 1 j ． 2 0 0 5年 1月， 国家安全生产监督管理 局 、 国家煤矿安全监察 局下发 了 国有煤矿瓦斯 治 理规定 ， 其中明确规定 “ 突出矿井必须首先开采 保护层 ， 不具备开采保护层条件 的， 必须对突出煤 层进行预抽， 并确保预抽时间和效果” _ 2 ] ． 2 0 0 5年 3 月 ， 国家发展与改革委员会、 国家安 全生产监督 管 理总局 、 国家煤矿安全监察局下发了 煤矿瓦斯 治 理经验五十条 ， 其 中规定 “ 强制性开采保护层 ， 做 到可保尽保 ， 并抽采瓦斯 ， 降低瓦斯压力” 【 3 ] ． 由此 可见 ， 在现有技术条件下 ， 开采保护层结合卸压 瓦 斯强化抽采对有效地防治煤与瓦斯突 ， 保障突 危险煤层的安全高效 开采具有重要的现实意义． 大 量抽采的高体积分数瓦斯 的利用减 少了大量温室 气体的排放 ， 这不但促进 了高效洁净能源的利用 ， 而且保护了人类的生存环境． 自 1 9 3 3年法国最先采用开采保护层预防煤与 瓦斯突出措施以来 ， 已经在有煤与瓦斯突出的国家 普遍得到应用， 如中国、 前苏联 、 波兰、 德 国等． 我国 自 1 9 5 8年以来 ， 先后 在北票 、 南桐 、 天府 、 中梁 山、 松藻等局矿进行了保护层开采防治煤与瓦斯突出 试验研究 ， 取得 了显 著的效果． 以后又在红卫、 立 新 、 六枝等局矿进行了推广应用． 在 上述煤与瓦斯 突出严重的矿区推广保护层开采技术 ， 使煤与瓦斯 突出事故发生的次数大幅度下降 ] ． 1 9 9 8年以来 ， 中国矿业大学与淮南矿业集 团合作开展 了远程下 保护层开采 B 1 1 煤层 ， 平均厚度 1 ． 9 m， 与被保护 层 C 1 3煤层 的层间距 7 0 m， 层间距 和保护层采 高 之 比即相对层 间距为 3 5 及被保护层底板 巷道 网 格式上向穿层钻孔卸压瓦斯抽采试验研究 ， 发展了 保护层开采这一防突技术措施， 扩大了保护层开采 的技术适用范围 ， 通过保护层开采结合被保护层卸 压瓦斯强化抽采工作 ， 不仅可以消除被保护层的煤 与瓦斯突出危险性 ， 而且可以变高瓦斯突出危险煤 层为低瓦斯无突出危险煤层， 从而实现煤与瓦斯突 出危险煤层的安全高效开采[ 5 ] ． 自 1 9 9 0年以来 ， 我 国广泛地开展 了矿井瓦斯 涌出规律和矿井瓦斯预测方法的系统研究_T作 ， 建 立 了以回采工作面瓦斯分源预测 方法为基础 的矿 井瓦斯涌出量预测方法 ， 其中以“ 淮南预测方法” 和 “ 阳泉预测方法” 比较系统完善． 回采工作面瓦斯分 源预测方法是回采工作面瓦斯综合治理的基础 ， 但 在上述方法中没有考虑到保护层 开采及被保 护层 卸压瓦斯强化抽采的影响． 保护层及被保护层瓦斯 涌 出规律及瓦斯涌出量分源预测对合理有效地实 施瓦斯抽采技术方案及确定合理的通风方式 和通 风参数具有十分重要的意义． 1 回采工作面 瓦斯 涌出量预 测方 法 回采工作面瓦斯涌出来源于煤壁、 采落煤炭和 采空区， 前两者属本煤层瓦斯涌 出， 后者主要来 自 于邻近煤层和围岩， 属邻近层瓦斯涌出． 本煤层 煤 壁和采落煤炭 瓦斯涌出强度与煤 的暴露时间呈负 指数关系 ， 即在暴露初始期间瓦斯 涌出强度最大， 以后随暴露时间的延长呈负指数关系衰减 ， 所以落 煤 、 放煤工艺是本煤层 瓦斯涌出治理 的重要时刻。 邻近层 的瓦斯涌出主要取决于邻近层的赋存状态 、 瓦斯含量、 层间岩性、 本煤层的开采工艺， 以及本煤 层和邻近层之间的相对位置关系等[ 7 8 3 ． 回采工作面的相对 瓦斯涌出量 q分为本煤层 相对瓦斯涌出量 q 和邻近层相对 瓦斯涌出量 q 则 q q b q L ， 1 ／ r q b k Xo X ， m q L 二∑ 17 X ， i 一 1⋯ k klk 2k 3 ， k 2 1 ／ c ， L一 2 b ／ L， 式中 k为本煤层瓦斯涌出影 响系数 ； k 为围岩瓦 斯涌出系数 ， 全部 冒落法 k 。 1 ． 2 ； 惫 为工作面丢 煤瓦斯涌出系数 ； c 为工作面回采率， ； k 为掘进 巷道预排瓦斯影响 系数 ； L为工作面的长度， m； b 为巷道 瓦斯预排宽度 ， m； ， M 分别为采高及煤层 厚度 ， m； X。为煤层 原始瓦斯含量 ， m ／ t ； X。 为煤 层残存 瓦斯含量， m ／ t ； 为第 邻近层的厚 度， m； X。 为第 i邻近层 的原 始瓦斯含量 ， m ／ t ； X。 为 第 i 邻近层的残存 瓦斯含量 ， m。 ／ t ； 为第 i 邻 近 层的瓦斯排放率 ， ． 利用式 1 进行回采工作面瓦斯涌出量预测时 ， 煤层残存瓦斯含量是指采落煤炭运至地表的残存瓦 维普资讯 采矿与安全工程学 报 第 2 3 卷 斯含量 ， 煤层残存瓦斯含量主要取决于煤 的挥发分 含量， 表 1 给出了不同挥发分条件下煤层 的残存瓦 斯含量． 在厚煤层分层开采时， 不同分层的瓦斯涌出 量相差很大 ， 首采分层的瓦斯涌出量最大， 后采的分 层瓦斯涌出量相对较小， 在本煤层瓦斯 涌出量预测 时应考虑分层开采时瓦斯涌出比例系数 见表 2 ， 同时将煤层厚度与采高之比 M／ m 取 1 ． 表 1 煤层残存 瓦斯含量 与挥 发分之闻的关系 Ta bl e 1 Re l at i o ns b e t we e n r e mna n t g a s c o nt e nt o f c o al s e a ms a nd v ol a t i l e 煤的挥发 分含量／6 ～8 8 ～1 2 1 2 ～1 8 1 8 ～2 6 2 6 ～3 5 3 8 ～4 2 4 2 ～5 O 煤 层残存 瓦斯含量／ 9 ～6 6 ～4 4 ～3 3 ～2 2 2 2 m3t 表 2 分屡开采瓦斯涌 出比例 系数 Tab l e 2 Ra t i o c o e f f i c i e nt o f g a s e mi s s i o n of e x pl o i t a t i o n b y l a y e r s 图 1 给 出了淮南矿业集团煤层 赋存条件下邻 近层瓦斯排放率曲线． 由图 1可知 ， 在淮南矿业集 团煤层赋存条件 下， 上邻近层 瓦斯排放 范围高达 1 2 5 m， 下邻近层瓦斯排放 范围可达 3 5 m， 邻近层 瓦斯排放率不但取决 于层间距 H， 而且还与邻近 层 的瓦斯压力 P有关 ， 邻 近层瓦斯压力越大 ， 瓦斯 排放率越高． 1 0 0 8 0 吕 蠢 6 0 4 o 2 0 0 2 0 4 O 6 o 8 o 1 0 0 丸斯排放率 a I 邻近 4 0 【 7／ P 5MP a 。 ． 图 1 淮南矿区邻近层瓦斯排放率曲线 F i g ． 1 Cu r v e s o f g a s e mi s s i o n r a t e s o f n e i g h b o r h o o d c o a l s e a ms i n Hu a i n a n d i g g i n g s 图 2给出了阳泉煤业集团煤层赋存条件下邻 近层瓦斯排放率 曲线l g ] ． 由图 2可知 ， 在 阳泉煤业 集团煤层赋存条件下， 上邻近层瓦斯排放范围高达 1 2 0 m， 下邻近层 瓦斯排放 范围可达 5 0 m． 由图 2 经 回归分析的到上、 下邻近层瓦斯排 放率 ％与层 间距 H 的关系为 一 2 5 7 0 1 5 3 ． 4 8 1 n H ， ， 【 ‰下 1 5 7 ． 6 2 4 0 ． 1 9 I n H ． 图 2 阳泉矿 区邻近层瓦斯排 放率 曲线 F i g ． 2 Cu r v e s o f g a s e mi s s i o n r a t e s o f n e i g h b o r h o o d c o a l s e a ms i n Ya n g q u a n d i g g i n g s 2 保护层 开采及卸压瓦斯强化抽采方法 我国 煤矿安全规程 规定 “ 应优先选择无 突 出危 险煤层作为保护层． 矿井中所有煤层都有突出 危险时， 应选择 突出危险程度较小 的煤层作保 护 层 ； 应优先选择上保护层 ； 选择下保护层开采时 ， 不 得破坏被保护层 的开采条件” [ 1 ] ． 由此可见 ， 保护层 应是煤层群条件下的首采煤层， 而被保护层则是煤 层群条件下的卸压煤层． 保护层开采及卸压瓦斯强 化抽采原理如下 保 护层 首采煤层 开采之后 ， 其 顶板岩 煤 层将产生破断、 移动 、 卸压变形 ， 其底板 岩 煤 层将产生底鼓和卸压变形 ， 并在卸压岩 煤 层 中产生裂隙 ， 使透气性增 加， 从而形成 了被保护 层卸压瓦斯 的“ 解 吸一 扩散一 渗流” 流动条件． 此 时， 采用被保护层卸压瓦斯强化抽采方法可将卸压瓦 斯有效地抽采 出来 ， 其结果 a ． 显著地减少了被保 护层卸压瓦斯 向保护层工作面的流动， 保证了保护 层工作面的安全高 效开采； b ． 有效 地降低 了突 出 危险煤层的地应力和瓦斯压力 ， 提高了煤体强度 ， 消除煤与瓦斯突出危险性； C ． 使被保护层 由高瓦斯 突m危险煤层转变为低瓦斯无突 出危险煤层 ， 可实 维普资讯 第 1期 程远平等 ；保护层卸 压瓦斯抽 采及 涌出规律研究 现被保护层工作面的安全高效开采． 根据保护层与被保护层的相对位置关系， 保护 层分为上保护层和下保护层． 为了描述下保护层开 采后被保护层的卸压程度 ， 文献[ 5 ] 中引进 了相对 层间距的概念， 即保护层与被保护层之间的平均距 离与保护层平 均采高之 比． 根据 相对层 间距 的大 小， 将下保护层工作面后部采空区的瓦斯涌出分为 近程瓦斯涌 出、 中程瓦斯涌出和远程瓦斯涌出． 近 程瓦斯涌出主要来 自于首采煤层的未开采分层、 采 空区遗煤 、 处在垮 落带 的煤层、 底鼓变形较大 区域 内的底部煤层和部分断裂带内煤层的瓦斯 ； 中程瓦 斯涌出主要来 自于断裂带和部分弯曲带内煤层的 瓦斯 ； 远程瓦斯主要来 自于弯曲带内煤层的瓦斯． 近程、 中程及远程瓦斯其“ 解吸一 扩散一 渗流” 的条件 不同， 瓦斯汇集及运移条件不同， 对应 的瓦斯抽采 方法也不相同， 保护层开采及卸压 瓦斯强化抽采方 法如表 3 所示． 对于瓦斯涌出量较大的保护层工作 面 ， 根据瓦斯涌出来源 的不同 ， 需要采取多种瓦斯 抽放方法的组合 ， 才能保证保护层 工作面的安全高 效开采． 如淮南矿业集 团谢一矿 5 1 2 1 B 9 b工作面， 保护层 B 9 b煤层处在煤层群 中间 ， 在保护层开采 的卸压区域中， 上部有 B 9 c ， B 1 0和 B 1 1 煤层 ， 下部 有 B 9 a ， B 8 ， B 7和 B 6煤层． 该保护层工作面回采过 程中， 绝对瓦斯涌出量达 4 0 m。 ／ mi n ， 相对瓦斯涌 出量达 4 5 m。 ／ t ， 既采用了上部卸压 区域的近程及 远程瓦斯抽采方法 ， 也采用了下部卸压区域的瓦斯 抽采方法． 表 3 保护屡开采及卸压瓦斯强化抽采方法汇总 T a b l e 3 S u mma r y o f p r e 鼯u r e - r e I i e f g a s e x t r a c t i o n me t h o d s a n d e x p l o i t a t i o n o f p r o t e c t i n g s e s n l 3 保护层开采及卸压 瓦斯强化抽 采对 工作 面瓦斯涌 出影响的实例分析 3 ． 1 潘一矿 2 3 5 2 【 1 下保护层工作面开采 2 3 5 2 1 下保护层工作面位于淮南矿业集团潘 一 矿东一采区和东二采区 两个采区联合开采 ， 开 采无煤与瓦斯突 出危险 B 1 1煤层 ， 工作 面走 向长 1 6 4 0 m， 倾斜长 1 9 0 m， 位于 一6 0 0 6 5 0 m等 高线之间， 煤层厚度 1 ． 5 ～2 ． 4 m， 平均 2 ． 0 m， 倾 角 6 。 ～l 3 。 ， 平均 9 。 ． B 1 1煤层瓦斯 含量 为 4 ～7 ． 5 m。 ／ t ， 保 护层工作 面煤层 赋存稳 定 ， 地质构 造简 单， 采用综合机械化采 煤． 被保护层 为 C 1 3煤层 ， 位于 B1 1 煤层上部 7 0 m 处， 相对层间距 3 5 ． 被保 护 C 1 3煤层工作面为 2 1 2 1 3 和 2 3 2 2 3 工作面 ， 工作面走 向长 1 6 8 0 m 两个面合计 ， 倾斜长 1 6 0 m， 位于 ～5 3 0 5 8 0 m 等高线之 间， 煤层 厚度 5 ． 5 7 ～6 ． 2 5 m， 平均 6 ． 0 m， 倾角 6 。 ～1 3 。 ， 平均 9 。 ． 实测该 区域 C 1 3煤层 瓦斯压力为 4 ． 4 MP a ， 煤层 瓦斯含 量 1 3 ． 0 m。 ／ t ， 煤 层 原 始 透 气 性 系 数 为 0 ． 0 1 1 m。 ／ MP a d ． 被保 护层工 作面煤层赋存 稳定， 地质构造简单 ， 经卸压和远程瓦斯抽采全面 消除煤与瓦斯突出危险性并有效地降低煤层 瓦斯 含量后采用综合机械化放顶煤采煤方法． 为 了有针对性 地制定保护层及被保护层瓦斯 综合治理技术方案 ， 运用式 1 对保护层开采过程 中的相对瓦斯涌出量进行 了预测 分析 ， 2 3 5 2 1 工 作面影响区域 内煤层瓦斯相对涌出量预测结果如 表 4 所示． 由表 4可知 ， 保护层工作面相对瓦斯涌 出量为 1 8 ． 7 r n 3 ／ t ， 其 中本煤层相对瓦斯涌 出量为 5 ． 0 m。 ／ t ， 占总涌出量 的 2 7 ； 邻近层相对 瓦斯涌 出量为 1 3 ． 7 m 。 ／ t ， 占总涌出量的 7 3 保护层工 作面在不同产量条件 下绝对瓦斯涌出量预测结果 如表 5所示 ， 当工作面平均产量为 1 7 0 0 t ／ d时 ， 工 作面绝对瓦斯涌出量达 2 2 ． 1 m ／ mi n ． 为了保证保 维普资讯 采矿 与安全工程学报 第 2 3 卷 护层工作面的安全高效开采 ， 并实现被保护层工作 1 3 ． 1 ～2 4 ． 7 m。 ／ rai n ， 平均 1 8 ． 0 m。 ／ rai n ； 工作面产 面由高瓦斯 突出危险工作面变为低瓦斯无突出危 量 3 7 7 2 ～6 3 3 5 t ／ d ， 平均 5 1 0 0 t ／ d ； 相对瓦斯涌 险工作面的 目的 ， 在保护层工作面开采过程中采用 出量 3 ． 7 ～7 ． 6 m。 ／ t ， 平均 5 ． 0 m。 ／ t ； 工作面配风 了顶板走向穿层钻孔近程瓦斯抽采方法 ， 同时由被 量 1 7 0 0 m。 ／ rai n ， 回风流 瓦斯体积分 数 0 ． 3 9 ， 6 ～ 保护层底板岩巷向被保 护层施工 网格式上向穿层0 ． 7 ， 平均 0 ． 5 9 ， 6 ． 钻孔 ， 用于抽放被保护层远程卸压瓦斯． 将 2 3 5 2 1 下保护层工作 面实际平均绝对 瓦 2 3 5 2 1 下保护层 工作 面 回采 期间配风量 为 斯涌出量和平均相对 瓦斯涌 出量与预测结果对 比 1 1 0 0 I 3 0 0 m。 ／ rai n ， 风排瓦斯量 6 ～1 4 m3 ／ rai n ， 可知 ， 实际结果远大于预测结果， 绝对瓦斯涌 出量 平均为 1 0 m。 ／ mi n ； 近程瓦斯抽放量 为 0 ． 9 ～1 2 。 8 相差 8 。 9 m。 ／ rai n ， 相对瓦斯涌出量相差 7 ． 6 m。 ／ t ． m ／ rai n ， 平均为 5 ． 0 m。 ／ mi n ； 远 程瓦斯抽放量 为 出现瓦斯涌出量实际结果与预测结果差异较大 的 8 ． 2 ～2 5 ． 2 m。 ／ mi n ， 平均 1 6 ． 0 m。 ／ mi n ； 绝对 瓦斯 原 因主要是对被保 护层实施 了底板巷道网格式上 量 1 7 ． 1 ～ 3 9 ． 5 m。 ／ rai n ， 平均 3 1 ． 0 m ／ mi n ． 工作 向穿层钻孔远程卸压瓦斯抽采方法 ， 如果不采取远 面产量 1 4 O 0 ～2 0 0 0 t ／ d ， 平均 1 7 0 0 t ／ d ； 平均相 程卸压瓦斯抽采方法 ， 被保护层可解吸瓦斯含量最 对瓦斯涌出量 2 6 ． 3 m 。 ／ t ； 回风流中的瓦斯体积分 多只能有 3 o 9 ，6 通过层间采动裂隙进入保护层工作 数 0 ． 5 9 ， 6 ～1 ． 1 9 ， 6 ， 平均 0 ． 8 ～0 ． 9 9 ， 6 ． 被保 护层 面 ， 而采用远程卸压 瓦斯抽采方法后， 被保护层 瓦 2 1 2 ．1 3 工作面卸压瓦斯抽采率达 6 O 9 ， 6 以上 ， 工作 斯抽采率达到 6 O ， 相 当于被保护层可解吸 瓦斯 面回采期间风排瓦斯量 4 ． 5 6 ～1 2 ． 4 7 m。 ／ mi n ， 平 含量的 7 5 9 ／ 6 ． 实际上 ， 正是 由于远程卸压瓦斯的抽 均 9 ． 0 m。 ／ mi n ； 顶板走 向钻孔 瓦斯 抽放量 6 ． 0 ～ 采作用 ， 减少被保护层 向保护层工作面的瓦斯涌出 1 3 ． 1 m ／ mi n ， 平均 9 ． 0 m。 ／ rai n ； 绝对 瓦斯涌 出量 量 ， 同时大幅度地降低 了被保护层的瓦斯含量． 表 4 2 3 5 2 1 下保护层工作面 影响区域 内煤层瓦斯相对 涌出量预测 T a b l e 4 P r e d i c t i o n r e s u l t s o f r e l a t i v e g a s e mi s s i o n i n t h e i n f l u e n c i n g r e g i o n s o f t h e 2 3 5 2 1 l o w e r p r o t e c t i n g w o r k i n g f a c e 煤层 层 m -t 能 1 X o - Xr l ／ 相 岂 副 C1 3 2 C1 3 C1 2 B1 1 2 B1 1 B1 1 2 7 7 7 0 6 6 2 0 0． 8 2 8 3 0 32 9 0 1 0 0 8 O 1 ． 3 9 ． 4 1 ． 3 O ． 8 5． 0 0． 9 1 8 ． 7 合计 注 率煤层瓦斯涌出量预测时， 率煤层瓦斯涌出影响系数的分景取值为k l 一1 ． 2 ， k a 一1 ． O 5 ， k 3 o ． 9 表 5 2 3 5 2 1 下保护层工作面不 同产量 条件下绝对瓦斯涌 出量预测 T a b l e 5 P r e d i c t i o n r esu l ts o f a b s o l u t e g a s e mi s s i o n u n d e r d i f f e r e n t o u t p u t i n t h e 2 3 5 2 1 l o w e r p r o t e c t i n g w o r k i n g f a c e 3 ． 2 谢一矿 5 1 1 1 5 C 1 5上保护层工作面开采 5 1 1 1 5 C 1 5上保护层工作面位于淮南矿业集团 谢一矿 5 1 采 区， 开采无煤与瓦斯突出危险 c 1 5煤 层 ， 工 作 面 走 向 长 6 5 0 m， 倾 斜 长 1 8 0 m， 位 于 ～ 6 3 5 7 0 2 m 等高线之间， 煤层厚度 1 ． O ～1 ． 5 m， 平均 1 ． 1 m， 倾 角 1 9 。 ～2 2 。 ， 平均 2 1 。 ． C1 5煤层 瓦斯含量 1 5 ． 6 m。 ／ t ， 保 护层 工作 面煤 层赋存 稳 定 ， 地质构造 简单 ， 采用 机械化采煤． 被保 护 C 1 3 煤层工 作面 为 5 1 1 1 5 C 1 3工作 面， 工 作 面走 向长 6 5 0 m， 倾斜 长 1 9 8 m， 位于一6 6 6 ． 6 ～ 一7 1 8 m等 高线之间， 煤层厚度 5 ． 8 ～8 ． 7 m， 平均 6 ． 5 m， 倾 角平 均 2 1 。 ． 该 区域 C 1 3煤 层 瓦 斯 压 力 为 4 ． 5 MP a ， 煤层瓦斯含量 1 6 ． 2 m。 ／ t ． 被保 护层工作面 煤层赋存稳定 ， 地质构造简单 ， 经卸压和远程 瓦斯 抽采全面消除煤与瓦斯突出危险性并有效地 降低 煤层瓦斯含量后拟采用综合机械化放顶煤采煤方 法． 为了有针对性地制定保护层及被保护层瓦斯 综合治理技术方案， 运用式 1 对保护层开采过程 中的相对 瓦斯涌 出量进行 了预 测分析 ， 5 1 1 1 5 C 1 5 工作面影响区域 内煤层瓦斯相对 涌出量预测结果 如表 6 所示． 由表 6可知 ， 保护层工作面相对瓦斯 涌出量为 5 2 ． 8 m。 ／ t ， 其中本煤层相对 瓦斯涌 出量 为 1 4 ． 8 m。 ／ t ， 占总涌出量的 3 O ， 邻近层相对瓦 斯涌出量 为 3 8 ． 0 m。 ／ t ， 占总涌出量 的 7 0 ． 保护 层工作面在不 同产量条件下绝对 瓦斯 涌出量预测 维普资讯 第 1期 程远平等 保护层卸 压瓦斯抽 采及 涌出规律研究 结果如 表 7所示 ， 当工作 面平均 产量 为 9 0 0 t ／ d 时， 工作 面绝对瓦斯涌 出量达 3 3 ． o m。 ／ mi n ． 为了 保证保护层工作面的安全高效开采 ， 并实现被保护 层工作面由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突 出危险煤层的 目的， 在保护层工作 面开采过程中采 用了顶板走向高抽巷 、 采空区尾抽瓦斯抽采方法和 尾巷排放及回风排瓦斯综合治理方案， 同时由被保 护层底 板岩巷向被保护层施工 网格式上向穿层钻 孔 ， 用于抽放被保护层卸压瓦斯． 表 6 5 1 1 1 C 1 5上保护层工作面影响区域内煤层瓦斯相对 涌出量预 测 Ta bl e 6 Pr e d i c t i o n r e s ul t s o f r e l a t i v e g a s e mi s s i o n i n t h e i n f l u e nc i n g regi o n s o f t h e 51 11 5 C1 5 u pp e r p r o t e c t i ng wo r k i n g f a c e 合计 注 本煤层 瓦斯涌 出量预测时 ， 本煤层瓦斯涌出影响 系数的分量取值为 k a 1 ． 2 ， k 2 1 ． 1 ， k 3 一O ． 9 表 7 5 1 1 1 C1 5上保护层工作面不 同产量条件下绝对瓦斯涌 出■预测 T a b l e 7 P r e d i c t i o n r e s u l ts o f a b s o l u t e g a s e mi ssi o n u n d e r d i f f e r e n t o u t p u t i n t h e 5 1 1 1 5 C1 5 u p p e r p r o t e c t i n g wo r k i n g f a c e 5 1 1 1 5 C1 5 上保护层工作面回采期 间总进风量 为 7 0 0 ～1 4 3 4 m ／ mi n ， 其 中工作 面回风量为2 0 0 ～ 9 3 2 m。 ／ mi n ， 平均 6 0 0 m ／ mi n ； 工作面尾排风量 2 4 0 1 1 2 0 m ／ r n i n ， 平均 5 7 0 m。 ／ rai n ； 工作面绝 对瓦斯涌出量 5 0 m。 ／ mi n ， 其中平均瓦斯抽采量 4 O 1T I 。 ／ mi n 包括采空 区尾抽 平均 瓦斯抽采 量 1 0 ． 5 m ／ mi n 、 顶板走 向高 抽巷 平均 瓦斯 抽采 量 1 2 ． 0 1T I 。 ／ mi n 、 底板岩巷网格式上向穿层钻孔平 均瓦斯 抽采 量 1 7 ．5 m。 ／ mi n ， 平 均 风 排 瓦斯 量 1 0 ． 0