综放面走向高抽巷瓦斯抽采技术研究
摘 要：瓦斯问题一直是采煤工作中的重大隐患，高抽巷是在开采层顶部处于采动影响形成的裂隙带内挖掘的专用抽放巷道，高抽巷瓦斯抽放技术在治理瓦斯方面效果显著。本文以余吾煤业N2201高抽巷为研究背景，分析研究高抽巷爬坡期间各层位段的抽采效果。
关键词：瓦斯；高抽巷；爬坡段
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.042
1 高抽巷竖直层位变化概况
N2201高抽巷自停头段开始爬坡，首先沿8°角爬坡抽采，爬坡平距169.05m，竖直竖直层位从1.2m逐渐增大至24.41m。
N2201高抽巷第二爬坡段自169.05m处开始，沿5°角爬坡，爬坡平距163.92m，竖直竖直层位从24.41m逐渐增大至38.6m。
N2201高抽巷经两个变坡段后达到最大竖直层位38.6m，后经-4°角下坡至巷道平巷段，平巷段竖直层位变化在30～33m之间，无明显坡度变化。经统计，N2201高抽巷自下坡进入平巷段到巷道口下坡坡度始变点共计500m，竖直层位在23～33m之间变化。
2 高抽巷层位与抽采数据关系
为了研究N2201高抽巷爬坡期间各层位段的抽采效果，将高抽巷层位每5m设为一个变量，见表1。通过分析产量一致情况下不同阶段高抽巷抽采浓度、抽采混量的变化获得相对最佳层位。
根据以上观测数据作高抽巷抽采数据随层位变化的相关曲线，见图1。
（1）抽采混量与高抽巷抽采负压以及工作面产量具有很大关系，抽采浓度作为纯流量与混合流量的比值，可以综合反映高抽巷的抽采效果，所以，选取高抽巷抽采浓度作为判定抽采效果最佳工况点的抽采数据指标[1-2]。
（2）由抽采浓度随层位的变化曲线可以作出浓度-层位的二次相关性曲线y=-0.018x2+0.681x-1.277，（y表示高抽巷抽采浓度，x表示高抽巷所处层位）如图3-1所示。通过对二次函数求导，可得出该曲线的最大值点，即浓度與层位的最佳工况点。当x=18.9m时，抽采浓度取得最大值，可以认为该处为最佳层位[3]。
3 工作面产量与抽采数据关系
为了比较工作面产量与高抽巷抽采数据的变化关系，需要将变量控制为单一变量，即高抽巷的抽采负压、层位要相对一致。为此在15m、20m层位段内选取抽采负压一致的高抽巷抽采数据进行比较，见图2、图3。
由两个层位段的产量-抽采数据来看，工作面的产量差在2000吨以上时对高抽巷的抽采浓度、抽采纯量有一定影响。
但是，根据抽采混量的变化曲线可以看出，抽采混量与产量并不存在线性相关性，主要原因是抽采混量与高抽巷的抽采范围即高抽巷跟随工作面的垮落与沟通情况具有很大关系，这与高抽巷距煤层顶板距离及工作面的整体推进速度有必然联系[4]。
4 高抽巷抽采效果与瓦斯变化关系
4.1 工作面产量与风排量变化关系
（1）高抽巷风排阶段瓦斯变化情况。高抽巷风排试验期间，工作面风量相对稳定，选取层位变化不大的阶段对不同产量下工作面的瓦斯变化进行分析[5]。
（1）通过将工作面3处风排瓦斯浓度值线性回归可得出三个不同地点受工作面产量变化的影响程度，其中后溜：y=7×10-5x+0.019；上隅角：y=1.1×10-4x+0.058；回风流：y=1.06×10-4x-0.064；其中y表示浓度值，x表示日产量。
（2）由3条线性回归曲线的斜率可以看出，高抽巷风排状态下工作面3个地点受日产量影响程度为：上隅角>回风流>后溜。
（1）通过将工作面3处风排瓦斯浓度值线性回归可得出三个不同地点受工作面产量变化的影响程度，其中后溜：y=8×10-5x+0.109；上隅角：y=8.88×10-5x-0.077；回风流：y=5.73×10-5x+0.136；其中y表示浓度值，x表示日产量。
（2）由3条线性回归曲线的斜率可以看出，高抽巷风排状态下工作面3个地点受日产量影响程度为：上隅角>后溜>回风流。
综上所述，高抽巷在特定层位与负压下，工作面日产量越大，工作面的瓦斯浓度越高，其中上隅角瓦斯浓度受日产量变化最为明显，其次是回风流与后溜。
4.2 高抽巷抽采效果与瓦斯变化关系
为单独研究高抽巷抽采效果对工作面瓦斯涌出量的影响，选取不同层位抽采效果下，日产量相对一定时工作面风排瓦斯量的变化情况进行分析。
以对比层位15m段与20m段为例，高抽巷抽采所占比例减小，工作面风排瓦斯量相对增大。但是，工作面回风流瓦斯浓度由0.5%增大至0.54%，上隅角最大瓦斯浓度由0.8%降低至0.59%，充分说明高抽巷抽采比例大小与工作面瓦斯浓度的减小无必然关系，工作面瓦斯浓度与工作面的产量及瓦斯含量具有直接关系。
5 总结
（1）高抽巷层位在10m～15m范围内进行过风排试验，由该阶段的抽采与风排数据可以看出，该阶段高抽巷与工作面采空区的沟通情况最为理想，风排瓦斯可取得与抽采一样的效果。
（2）通过控制单一变量法，作出高抽巷爬坡段的浓度-层位二次回归曲线y=-0.018x2+0.681x-1.277，当x=18.9m时，抽采浓度取得最大值，可以认为该处为最佳层位。
（3）工作面的产量差在2000吨以上时对高抽巷的抽采浓度、抽采纯量有一定影响但是，抽采混量与产量并不存在线性相关性。
（4）通过线性回归得出，高抽巷在特定层位与负压下，工作面日产量越大，工作面的瓦斯浓度越高，其中上隅角瓦斯浓度受日产量变化最为明显，其次是回风流与后溜。
（6）高抽巷抽采比例大小（效果）与工作面瓦斯浓度的降低与否无必然关系，工作面瓦斯浓度与工作面的产量及瓦斯含量具有直接联系。
参考文献：
[1]张旭臣，许力.高瓦斯回采工作面顶板高抽巷瓦斯抽放的应用[J] .煤炭技术，2008，27（11）：75-76.
[2]董善保.高抽巷瓦斯抽放技术在治理采煤工作面瓦斯方面的应用[J].煤矿安全，2005，36（08）：8-10.
[3]何健.高河煤矿高抽巷合理位置的选择[J].煤，2015（12）：56-58.
[4]苗磊刚，石必明，秦如祥.高瓦斯工作面高抽巷合理位置与抽采效果研究[J].煤矿开采，2016，21（06）：77-80.
[5]何磊，田伟，刘营.高抽巷位置对瓦斯抽采效果的数值模拟研究[J].能源技术与管理，2014，39（04）：26-28.
作者简介：于丽雅（1986-），女，河北廊坊人，硕士，助教，主要从事安全技术及工程方面的教学和研究工作。endprint
