压力分布范围大,峰值点前移,工作面两巷受采动范围大,煤层愈软、愈厚,范围愈大,峰值点愈前移,但支承压力集中系数没有明显增大。
(2)架前立柱工作阻力一般大于后立柱10%~20%。松软破碎煤层片帮频繁,片帮一般呈倒梯形,靠支架顶梁处宽度可达3m,常伴随漏顶,一般将顶煤全部漏空,直至直接顶冒落。降低采高是控制综放工作面片帮的有效措施之一。汪家寨煤矿利用马丽散N高分子材料对顶煤进行化学超前加固也取得了明显的效果。
(3)根据采场周围支承压力分布可知,工作面前方存在自然卸压和瓦斯排放带,在这个带中进行采掘活动不发生突出,在此带中进行瓦斯抽放抽放量可成倍增加。卸压和瓦斯排放带宽度取决于自然条件和开采工艺:(1)、该带的宽度随煤层厚度增加而增加,(2)、时间因素对卸压带的形成有很大的影响,(3)、顶板悬梁将阻碍卸压和瓦斯排放带的形成,顶板悬背梁愈长,卸压和瓦斯排放带愈 ,(4)、随开采深度的增加卸压带宽度增加,(5)、与工作面形状有关,巷道隅角处尺寸最小。
4 瓦斯涌出规律及治理措施分析
以汪家寨煤矿P41101综放工作面瓦斯治理情况为例,开采的11#煤层厚度3.1~11m,具有煤与瓦斯突出危险性,煤层直接顶为1.8~3.0m的灰色泥质粉砂岩,煤层底板为粘土岩、泥岩互层。煤层内部结理发育,层间滑动现象普遍存在,煤层松软破碎,软分层较多。该层煤在掘进过程中突出现象时有发生,建矿近40年来共发生过突出及动力现象49次,回采工作面没有发生过动力现象,1999年推广综采放顶煤技术。
本煤层瓦斯抽放采用封闭式高负压方式,钻孔布置方式有钻扇场扇形孔和非钻场平形孔两种,抽放管为Φ159mm无缝钢管,抽放负压一般末端大于100mmH2O,抽放瓦斯浓度一般为20%~30%。但当钻场距工作面煤壁70m时,抽放瓦斯浓度开始有所上升;60m~30m时,抽放瓦斯浓度缓慢上升;30m~10m范围,抽放瓦斯浓度急剧上升;而距工作面5m范围的煤体抽放瓦斯浓度急剧下降至0。工作面前方本煤层瓦斯抽放浓度变化趋势见图1。

从上图可以说明:由于综放开采一次采出的煤厚大,采动围岩(煤)运动激烈程度加大,采场支承压力峰值强度加大及峰值点向煤壁前方深入,给工作面前方煤体瓦斯运移通路构筑了良好的环境,大量吸附瓦斯析出进入抽放通道,即形成卸压瓦斯排放带,该带宽度可达30m。该可分为瓦斯排放带(煤壁前约10m)和瓦斯卸压带(煤壁前约10~30m),瓦斯卸压带的抽放浓度较高。而煤壁附近(10m以内)煤体内生裂隙已得以扩张,并出现许多次生裂隙,煤壁如眼可见纵纵横交错的裂缝,因此瓦斯已基本释放,使抽放浓度较低。实测突出危险敏感指标K1max一般小于0.3ml/g.min1/2。但一煤层综采本煤层瓦斯抽放曲线无明显的瓦斯浓度增高区,说明一般只在煤壁附近形成瓦斯排放带,无明显的瓦斯卸压带。
5 综放工作面瓦斯短时增大原因分析及防治
生产实践中经常出现瓦斯短时间内超限,主要为以下几种情况:
(1)周期来压期间,煤壁片帮、漏顶时,回风瓦斯浓度增大0.4~0.6%,绝对量增大4.8~8.4m3/min。分析原因主要是工作面煤体及落煤瓦斯大量涌出所至,一般维持1~2天,周期来压步距为9~10m。这种情况一般处理方法为工作面、回风巷停电撤人,停止生产,待瓦斯浓度降到安全值以下时方可恢复生产,即间断生产。
(2)采煤机组在工作面上出口时,如上出口不畅通,则风流串到支架顶部及采空区将高浓度瓦斯带出造成瓦斯超限。解决办法为加强现场管理,上、下出口开超前出口,保证风流畅通;另外当采煤机组在工作面机尾15m范围内作业时,采取单行作业,严禁放煤、拉移支架。
(3)放煤和机组割煤时,回风瓦斯浓度一般增大0.2~0.4%,绝对量增大2.4~5.6m3/min,瓦斯超限时间不长或基本不超限,可正常生产,但应尽量减少采放平行作业,减少瓦斯短时超限次数,从而保证设备正常运转,减小因停电而造成设备重负荷启动。瓦斯易积聚区域分析及防治局部瓦斯易积聚区域大致有上隅角、回风巷靠煤壁段上帮条带、工作面上段20m范围内的支架顶部及煤壁区高顶、上出口附近顶部空洞及裂隙等。在上隅角附近,由于风流方向的改变和边界几何条件的限制,风流呈涡流形式,使瓦斯易于积聚。主要采取打隔离墙封堵、导风等措施。上帮条带瓦斯积聚处理方法采取风障导风、打墙隔离、钻孔抽放等方式进行处理。高顶瓦斯采取打高位钻孔抽放方式进行治理。高位钻孔每组4~6个,孔深50~70m,终孔布置位于支架顶板8~10m,以抽放煤壁支承压力超前裂隙煤体的卸压瓦斯为主,单孔最大抽放浓度56%,最小抽放浓度21%,抽放瓦斯量0.1~0.3m3/min。上述分析可知,综放工