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[摘要]为获取综放开采工作面瓦斯涌出随开采过程的变化规律，对特定综放工作面进行了煤岩破坏的微震监测、工作面矿压显现监测和瓦斯涌出的实测研究，分析了煤岩破坏的时间空间分布、工作面支架工作阻力和超前支承压力的变化情况，结合工作面瓦斯涌出监测数据，得到了综放工作面煤岩破坏、矿压显现和瓦斯涌出三者之间的关系。结果表明：微震过后会出现周期性的来压，同时瓦斯的涌出也会发生变化，可见综矿面矿山压力与瓦斯涌出之间有着必然的联系。
[关键字]综放工作面 矿压显现 瓦斯涌出
[中图分类号] TD8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-60-1
0 引言
瓦斯一直是我国煤矿开采过程中的最大隐患，而瓦斯的涌出量是受多种因素影响的。其中矿山压力是影响瓦斯涌出的重要因素之一，在综放开采过程中，矿山压力通过某一特定的形式作用于其周围煤岩体上，使其通过力的作用发生物理变化。同时，由于综放面开采活动的不断推进，煤岩体外形也会产生相应的变化。总的来说，综放面矿山压力和瓦斯运移并不是独立的，而是相互制约、相互影响的，是一个较为复杂的变化过程。掌握二者之间的联系，分析其间的规律，旨在寻求更好的瓦斯灾害防治方法及抽取利用瓦斯资源新技术。
1 研究现状
目前国内外研究综放面压力、上覆岩层破坏规律及矿井瓦斯涌出的研究成果丰硕，我国对于矿压显现和瓦斯涌出的关系的研究也初有成效。李树刚等人通过瓦斯涌出和矿压显现的现场实测，认为煤层开采的瓦斯涌出量大小受工作面前方支承压力作用，综放工作面瓦斯大量涌出是矿山压力的一种显现。李化敏等分析了采动过程与瓦斯涌出的关系，认为工作面来压时由于煤体“卸压增透”效应，瓦斯涌出量增大，煤体内瓦斯压力降低。孔建伟认为因采动引起的工作面周期来压会对工作面煤层产生同样的周期性作用，使工作面煤层孔裂隙相应变化并加速瓦斯解吸运移过程，导致工作面瓦斯涌出量增大。Ogieglo K 等研究了采动引起的矿山震动对工作面瓦斯涌出的影响，认为工作面附近的震动、开采速度增加和高瓦斯矿井的震动都容易造成大量的瓦斯涌出。王岩森等研究了矿压显现对开采区瓦斯分布的影响，认为矿压显现使采空区深部的高浓度瓦斯外移，同时使顶底板裂隙增加，从而加速了围岩和邻近煤层的瓦斯涌入采空区。邓志刚采用SF6 示踪气体技术计算了采动条件下的煤体渗透率，认为煤体的采动对煤体渗透率产生了很大的影响并给出了煤体渗透率随支承压力变化的规律。
2 采场矿压显现与瓦斯涌出之间的关系。
（1）综矿面矿山压力显现规律监测。随着开采面的不断推进，呈周期性的矿山压力显现可表现为工作面支架支护阻力变化、超前支承压力增大、煤壁片帮冒顶、端面顶板破碎度变化等多种形式，但是反映最为敏感和便于连续监测的是工作面液压支架的支护阻力。因此，通过对矿用压力连续监测，根据所用监测仪器的特点及矿山的特点，在综放面共布置多个分站，在每个分站所对应的支架上安装压力传感器，分站的压力传感器采用通道液压管和支架的支柱连接。在综放开采工作进行中，对综放面周期来压步距变化范围，工作面周期来压步距上、中、下的平均值进行了记录，
（2）超前支承压力对瓦斯运移作用测定。监测综放面的前方超前支承压力的动态变化，通过在综放面前方机巷内布置钻孔应力传感器，因煤体松软采放厚度大，使前方支承压力远离工作面。巷道内顶板移近量、两帮移近量及支柱载荷的变化情况可反映工作面前方支承压力变化动态，与此同时进行瓦斯涌出量的实时监测和检测，即可得知支承压力变化与瓦斯涌出量的关系。通过观测发现，煤壁前方应力降低区内，煤体破碎垮落，裂隙发育，煤体强度降低，透气性急剧增大， 瓦斯解吸过程加剧，呈现“卸压增流效应”，瓦斯运移通道畅通，在开采过程中随着煤体涌入工作面；在工作面前方的应力增高区，煤岩体孔隙裂隙受挤压而封闭、收缩，使煤体透气性降低，瓦斯流量减少；在应力稳定区，煤岩体尚未受到采动影响，承受正常的应力，钻孔瓦斯流量按负指数规律自然衰减。
（3）综放面瓦斯排放巷的作用。通过综放面顶部瓦斯排放巷瓦斯监测结果得知： 当顶煤充分放落时，其中瓦斯排放量明显增加，排放效果十分显著。煤层开采时，瓦斯会随着岩层变形运动过程中形成的破断裂隙和离层裂隙为通道大量涌向采场。垮落带越高、裂隙越发育，向采场涌出的瓦斯就会越多。顶板瓦斯排放巷为垮落带内最上部较大空间，大量瓦斯首先涌入该巷道，从这一点讲，上部瓦斯排放巷在综放面安全回采中有举足轻重的作用； 一是把涌出的瓦斯通过风带入道此巷道，二是用来预测顶板来压显现，周期来压时，瓦斯涌出量比非来压时大44%，岩体破坏，造成工作面来压， 最先感受到来压现象的自然是顶板瓦斯排放巷。
3 结语
（1）总的来说，由于综放面矿山压力和微震的作用，瓦斯涌出呈不均衡性，但其周期和矿山来压的周期基本吻合。
（2）微震事件峰值出现的时间一般略早于工作面周期来压，而瓦斯涌出量峰值的出现又略晚于工作面周期来压。微震事件频数、能量、个数的变化可以间接预测工作面来压和瓦斯涌出量的变化。
（3）工作面在初次来压及周期来压前夕，瓦斯涌出量有一个相对减小的趋势； 而在来压结束后，瓦斯涌出量出现了较大幅度的增加。
（4）综放工作面在来压前，微震事件的数量和能量都有较大幅度的增长。周期来压结束后，微震事件的数量及能量大小又开始减小，并恢复正常。微震事件及能量的突然增大一般都超前于来压剧烈显现。
（5）综放工作面的瓦斯涌出量与微震事件的数量及能量大小的分布都具备一定的周期性。瓦斯涌出量随着煤岩破坏的加剧而增加，而煤岩的充分破坏要超前于瓦斯的大量涌出。
参考文献
[1] 李树刚， 刘志云. 综放面矿山压力与瓦斯涌出监测研究. 矿山压力与顶板管理 . 2002（01）； 100～102.
[2] 卢平，童云飞. 综放面瓦斯涌出规律与涌出量预测. 西安矿业学院学报.1995 （09）；230～235.
[3] 陈胜利. 综放工作面瓦斯涌出特征实测及分析. 科学技术与工程.2012（09）；6892～6896.
[4] 翁明月，徐金海，李冲. 综放工作面煤岩破坏及矿压显现与瓦斯涌出关系的实测研究. 煤炭学报.2011（10）；1709～1714.
[关键字]综放工作面 矿压显现 瓦斯涌出
[中图分类号] TD8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-60-1
0 引言
瓦斯一直是我国煤矿开采过程中的最大隐患，而瓦斯的涌出量是受多种因素影响的。其中矿山压力是影响瓦斯涌出的重要因素之一，在综放开采过程中，矿山压力通过某一特定的形式作用于其周围煤岩体上，使其通过力的作用发生物理变化。同时，由于综放面开采活动的不断推进，煤岩体外形也会产生相应的变化。总的来说，综放面矿山压力和瓦斯运移并不是独立的，而是相互制约、相互影响的，是一个较为复杂的变化过程。掌握二者之间的联系，分析其间的规律，旨在寻求更好的瓦斯灾害防治方法及抽取利用瓦斯资源新技术。
1 研究现状
目前国内外研究综放面压力、上覆岩层破坏规律及矿井瓦斯涌出的研究成果丰硕，我国对于矿压显现和瓦斯涌出的关系的研究也初有成效。李树刚等人通过瓦斯涌出和矿压显现的现场实测，认为煤层开采的瓦斯涌出量大小受工作面前方支承压力作用，综放工作面瓦斯大量涌出是矿山压力的一种显现。李化敏等分析了采动过程与瓦斯涌出的关系，认为工作面来压时由于煤体“卸压增透”效应，瓦斯涌出量增大，煤体内瓦斯压力降低。孔建伟认为因采动引起的工作面周期来压会对工作面煤层产生同样的周期性作用，使工作面煤层孔裂隙相应变化并加速瓦斯解吸运移过程，导致工作面瓦斯涌出量增大。Ogieglo K 等研究了采动引起的矿山震动对工作面瓦斯涌出的影响，认为工作面附近的震动、开采速度增加和高瓦斯矿井的震动都容易造成大量的瓦斯涌出。王岩森等研究了矿压显现对开采区瓦斯分布的影响，认为矿压显现使采空区深部的高浓度瓦斯外移，同时使顶底板裂隙增加，从而加速了围岩和邻近煤层的瓦斯涌入采空区。邓志刚采用SF6 示踪气体技术计算了采动条件下的煤体渗透率，认为煤体的采动对煤体渗透率产生了很大的影响并给出了煤体渗透率随支承压力变化的规律。
2 采场矿压显现与瓦斯涌出之间的关系。
（1）综矿面矿山压力显现规律监测。随着开采面的不断推进，呈周期性的矿山压力显现可表现为工作面支架支护阻力变化、超前支承压力增大、煤壁片帮冒顶、端面顶板破碎度变化等多种形式，但是反映最为敏感和便于连续监测的是工作面液压支架的支护阻力。因此，通过对矿用压力连续监测，根据所用监测仪器的特点及矿山的特点，在综放面共布置多个分站，在每个分站所对应的支架上安装压力传感器，分站的压力传感器采用通道液压管和支架的支柱连接。在综放开采工作进行中，对综放面周期来压步距变化范围，工作面周期来压步距上、中、下的平均值进行了记录，
（2）超前支承压力对瓦斯运移作用测定。监测综放面的前方超前支承压力的动态变化，通过在综放面前方机巷内布置钻孔应力传感器，因煤体松软采放厚度大，使前方支承压力远离工作面。巷道内顶板移近量、两帮移近量及支柱载荷的变化情况可反映工作面前方支承压力变化动态，与此同时进行瓦斯涌出量的实时监测和检测，即可得知支承压力变化与瓦斯涌出量的关系。通过观测发现，煤壁前方应力降低区内，煤体破碎垮落，裂隙发育，煤体强度降低，透气性急剧增大， 瓦斯解吸过程加剧，呈现“卸压增流效应”，瓦斯运移通道畅通，在开采过程中随着煤体涌入工作面；在工作面前方的应力增高区，煤岩体孔隙裂隙受挤压而封闭、收缩，使煤体透气性降低，瓦斯流量减少；在应力稳定区，煤岩体尚未受到采动影响，承受正常的应力，钻孔瓦斯流量按负指数规律自然衰减。
（3）综放面瓦斯排放巷的作用。通过综放面顶部瓦斯排放巷瓦斯监测结果得知： 当顶煤充分放落时，其中瓦斯排放量明显增加，排放效果十分显著。煤层开采时，瓦斯会随着岩层变形运动过程中形成的破断裂隙和离层裂隙为通道大量涌向采场。垮落带越高、裂隙越发育，向采场涌出的瓦斯就会越多。顶板瓦斯排放巷为垮落带内最上部较大空间，大量瓦斯首先涌入该巷道，从这一点讲，上部瓦斯排放巷在综放面安全回采中有举足轻重的作用； 一是把涌出的瓦斯通过风带入道此巷道，二是用来预测顶板来压显现，周期来压时，瓦斯涌出量比非来压时大44%，岩体破坏，造成工作面来压， 最先感受到来压现象的自然是顶板瓦斯排放巷。
3 结语
（1）总的来说，由于综放面矿山压力和微震的作用，瓦斯涌出呈不均衡性，但其周期和矿山来压的周期基本吻合。
（2）微震事件峰值出现的时间一般略早于工作面周期来压，而瓦斯涌出量峰值的出现又略晚于工作面周期来压。微震事件频数、能量、个数的变化可以间接预测工作面来压和瓦斯涌出量的变化。
（3）工作面在初次来压及周期来压前夕，瓦斯涌出量有一个相对减小的趋势； 而在来压结束后，瓦斯涌出量出现了较大幅度的增加。
（4）综放工作面在来压前，微震事件的数量和能量都有较大幅度的增长。周期来压结束后，微震事件的数量及能量大小又开始减小，并恢复正常。微震事件及能量的突然增大一般都超前于来压剧烈显现。
（5）综放工作面的瓦斯涌出量与微震事件的数量及能量大小的分布都具备一定的周期性。瓦斯涌出量随着煤岩破坏的加剧而增加，而煤岩的充分破坏要超前于瓦斯的大量涌出。
参考文献
[1] 李树刚， 刘志云. 综放面矿山压力与瓦斯涌出监测研究. 矿山压力与顶板管理 . 2002（01）； 100～102.
[2] 卢平，童云飞. 综放面瓦斯涌出规律与涌出量预测. 西安矿业学院学报.1995 （09）；230～235.
[3] 陈胜利. 综放工作面瓦斯涌出特征实测及分析. 科学技术与工程.2012（09）；6892～6896.
[4] 翁明月，徐金海，李冲. 综放工作面煤岩破坏及矿压显现与瓦斯涌出关系的实测研究. 煤炭学报.2011（10）；1709～1714.