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第１期 ２００７年３月 水力栗煤与管道运输 Ｈ ＹＤＲＡＵＬＩＣ ＣＯＡＬ ＭＩＮＩＮＧ＆ＰＩＰＥＬＩＮＥ ＴＲＡＮＳＰ（）ＲＴＡＴＩＯＮ Ｎｏ．１ Ｍ８ｒ．２００７ 梁北煤矿０ １ ０ １ ０回采工作面瓦斯赋存规律研究 张国林李训安 （淮南矿业集团顾桥煤矿安徽凤台２３２１００） 摘要：通过对梁北煤矿Ｏ１Ｏ１Ｏ工作面瓦斯基础参数的测定，对其瓦斯含量和掘进期间的瓦斯 涌出量进行分析研究查明，Ｏ１Ｏ１Ｏ工作面瓦斯赋存规律主要受煤层顶板岩性控制，其瓦斯赋 存随着煤层顶板岩性的变化呈现有规律的变化特征。 关键词：瓦斯基础参数 瓦斯赋存规律 ‘ 中图分类号：ＴＤ７１２ ．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ Ｏ０６—０８９８【２ＯＯ７）Ｏ１一ＯＯ１９一Ｏ２ 局部有小的褶曲，无大的断层。 顶板沿煤层走向方向分为３种类型。 ①砂质泥岩顶板区：位于工作面外段，走向 ０ 前言 ． 工作面煤层底板为粉砂岩、砂质泥岩，直接 瓦斯防治是保证矿井安全和高产高效的基 础，而开展瓦斯防治的关键是进行煤矿的瓦斯地 质规律研究，总结瓦斯赋存规律，从而有针对性 地开展瓦斯防治工作。根据梁北煤矿０１０１０工 作面瓦斯含量和瓦斯涌出量变化以及影响变化 长度１４０ｍ范围，该段煤层赋存稳定，煤层厚度 ４．０～７．９ｍ，沿煤层倾向逐渐增厚。 ②砂、泥岩互层区：位于砂质泥岩顶板区以 里，走向长度２１ Ｏｍ左右，直接顶为２．６ｍ细砂 的地质因素进行认真分析研究，其瓦斯赋存规律 明显，为瓦斯防治奠定良好基础。 １ 概况 岩，老顶为Ｂ４砂岩。该区煤层赋存较稳定，厚度 ２．０～８．７ｍ。 ③中砂岩直接顶板区：位于工作面里段，走 向长度１１ ５Ｏｍ。煤层老顶Ｂ４砂岩直接覆盖到煤 层之上＝，厚度６．８７ｍ。该区煤层稳定，厚度４．０ ～梁北煤矿为煤与瓦斯突出矿井，其主采煤层 二１煤层为煤与瓦斯突出煤层。建井期间，主运 输石门（标高一５４ ７．７ｍ）和主回风石门（标高一 ３９．５ｍ）过煤门期间，先后两次发生煤与瓦斯突 出。 ５．８５ｍ。 ． ２煤层瓦斯基础参数测定 根据０１０１０工作面走向顶板岩性变化情况， ０ｌ０１０工作面是矿井首采工作面的接替面， 工作面位于１ １采区东翼，标高一４９３～一５３９ｍ， 工作面走向长度１５０Ｏｍ，其中回风巷长度 １ ５６５ｍ，运输巷长度１ ４９５ｍ，工作面倾斜长 ｌ ６４ｍ。工作面设计采用综采放顶煤工艺开采， 在工作面内布置５个瓦斯参数测试点，分别测试 煤层瓦斯含量、吸附常数、放散初速度和坚固性 系数等参数。 瓦斯含量按照井下解吸直接法测定，即在工 作面预定地点利用钻机施工钻孔，当孔深达到预 定位置时，及时接取煤样现场进行瓦斯解吸规律 全部陷落法管理顶板。工作面煤层厚度１．８～ ８．７ｍ。煤层产状ｌ９５。 １２．５。，地质构造简单， 加大使用密度的支护观点出发，成本增加，事故 却不能控制。实际＋ｔ－．，大多数巷道支护失效表现 为锚固区整体垮落，其中锚杆受力很小，几乎没 有折断现象。顶板的稳定性取决于锚固区以外 的离层状况，单纯改变锚杆的长度和密度，在一 定范围能锚杆长度范围内的岩体变形，但锚 固区以外的弱面离层是高强锚网支护技术面临 的一大挑战，必须围绕大大减少顶板离层或根本 消除离层这一中心开展控制理论和技术研究。 因此，对软岩巷道的岩性及地质破碎带的锚网支 护技术的研究，是今后锚网支护技术发展的研究 方向。 作者简介： 高宝印（１９７４一），男，１９９６年毕业于河北抱ｊ乐学院采矿专 业，现任开滦赵各庄矿业分公司采二区助理工程师． 收稿日期：２００６—０８—１４ ‘ ｌ９ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年３月 水力采煤与管道运输 第１期 测定，同时记录暴露时问，准确推算损失瓦斯量， 出煤层瓦斯含量，见表ｌ。 由于工作面内部无测压点，为确定不同岩性 然后在试验室进行煤样脱气与气体成分分析，得 表１ 瓦斯基础参数测定结果表 孔号 １ ２ 顶板下的煤层瓦斯压力，应用郎哥缪尔方程推算 各段瓦斯压力，计算公式： ｗ一 ・ ＋ （１） 式中：ｗ为煤的原始瓦斯含量，ｍ ／ｔ・ｒ； 为煤 层瓦斯压力，ＭＰａ；口，ｂ为瓦斯吸附常数；Ｗ ｒ为煤 中水分含量，％；Ｋ为煤的孔隙体积，取实测值 ０．１０ｌｍ ／ｍ。；ｙ为煤的比重，实测值１．４２ｔ／ｍ 。 将对应数据代如公式（１）中，计算出工作面 内各测试点对应处的瓦斯压力，见表ｌ。 ３ 瓦斯赋存规律研究 ３．１ 工作面煤层瓦斯含量分布 ０１０１０工作面煤层瓦斯含量受煤层厚度变化 及地质构造的影响，而煤层顶板岩性则对其具有 控制作用。 ０ｌ０ｌ０工作面煤层结构简单，但煤层厚度沿 走向和倾向变化较大。工作面内煤层瓦斯含量 由外向里呈现“高一低一高”的变化。即在外段 砂质泥岩顶板区，瓦斯含量最高；细砂岩顶板区， 瓦斯含量逐步降低；而再向里进人中砂岩顶板 区，瓦斯含量却逐步升高。 在中砂岩顶板区，煤层瓦斯含量由外往里逐 步增大的同时，煤层瓦斯组分也具有变化规律， 瓦斯甲烷组分逐步增高，由１ 孔的６４．７５ 上升 到４ 孔的９ ５ ｏ．４以上，相应的氮气组分由 ２８．１３％逐步降至３．６３ ，如图１所示。煤层由 氮气一瓦斯带逐步过渡到瓦斯带。 分析表明，０１０１０工作面瓦斯赋存具有以下 规律：①煤层瓦斯含量由工作面中部４．０ｍ。／ｔ左 右向外、向里逐步增高，其中，外部由于受泥岩顶 板控制，瓦斯含量梯度较高，为０．１ ５～０．２ｍ ／（ｔ ・ｍ）；里段受砂岩顶板控制，瓦斯含量变化较 缓，瓦斯含量梯度为０．０ｌ～０．０４ｍ ／（ｔ・ｍ）。② 煤层瓦斯组分由工作面中部氮气一瓦斯带，向 ２０ ３ ４ ５ 里、向外均逐步过渡到瓦斯带。 ＣＨ４ ｔ—— 一 ，，— ——一 ・—— ～ Ｎ２ —— Ｉ Ｉ Ｉ～ Ｉ． １正问长／ｒｎ 图ｌ 顶板砂岩区煤层瓦斯组分变化图 ３．２ 巷道掘进期间瓦斯涌出量 ０ｌ０ｌ０工作面巷道掘进期间，瓦斯涌出量受 煤层顶底板岩性、煤层厚度、地质构造变化以及 巷道掘进速度等因素影响。实测巷道瓦斯涌出 量变化曲线如图２。 自：ｌｌ｝ｆ涌ｍ量Ｉｍ ，ｒａｉｎ ） ・ ０．８ Ｏ．７ ０．６ ０．５ ０ ４ ８蔓 ０．１ ０ ２００ ４００ ６００ ８００ １０００ １２００ ｌ４００ １８００ 走向 ／ｍ 图２ 工作面顺槽瓦斯涌出量变化曲线图 从瓦斯涌出量随巷道进尺的变化曲线可以 明显看出，掘进期间巷道瓦斯涌出量变化同工作 面煤层瓦斯含量分布非常吻合。 ４ 结语 （１）０１０１０工作面瓦斯变化受地质条件的影 响，特别是煤层顶板岩性对其有控制作用。 （２）０１０１ ０工作面内瓦斯含量由外向里呈现 “高一低一高”的变化，不同的顶板岩性区，其瓦 维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ期 水力采煤与管道运输 ＮＯ．１ ２００７年３月 ＨＹＤＲＡＵＬＩＣ Ｃ（）ＡＬ ＭＩＮＩＮＧ＆ＰＩＰＥＬＩＮＥ ＴＲＡＮＳＰ（）ＲＴＡＴＩ（）Ｎ Ｍａｒ．２ＯＯ７ 带式输送机新型逆止托辊的设计与开发 邬建雄李宗杰 （神华德伯特皮带机有限公司内蒙古伊金霍洛旗０１７２０９） 摘要：本文论述了一种新型逆止托辊设计方案，并进行了工业性试验，取得良好效果。 关键词：逆止托辊 带式输送机 旋转轴承 逆止力矩 中图分类号：ＴＨ２３８ 文献标识码：Ａ文章编号：ｌ００６—０８９８（２００７）０ｌ一００２ｌ一０２ １ 问题的提出 新型逆止托辊实际使用的条件下，进行了如下步 骤： ２００５年末，神华德伯特皮带有限公司接到一 ①确定新型逆止托辊的结构为：单向旋转轴 批逆止托辊生产任务。如果按原有逆止托辊（棘 承＋普通托辊密封。 轮棘爪结构）图纸生产，不仅加工工艺复杂、生产 ②计算逆止托辊逆止力矩，确定单向旋转轴 周期长、装配难度大，而且从根本上无法解决产 承型号为：ＣＳＫ４０ ． 品质量本身存在的噪音大、逆止机构容易失效或 ③根据逆止力矩需要，重新设计零件各部的 过早损坏的问题。经过仔细的研究分析后，决定 配合公差。 采用新型单向旋转轴承做为逆止机构，从而研制 ④根据单向旋转轴承参数特点，去掉原密封 出一种新型逆止托辊。 组合的内密封环，改成材质为Ｑ２３５一Ａ的新内 ２新型逆止托辊设计方案 挡套与轴承座、单向旋转轴承配合过盈安装。 ⑤其他部分按普通托辊设计，并保持外形及 新型逆止托辊的设计在外观上、安装方式上 安装尺寸完全一致。 和普通托辊一样，它与棘轮棘爪结构形式的逆止 ＣＳＫ系列楔块式超越离合器又称为旋转球 托辊的主要区别在于逆止机构的变化。前者采 轴承，外型尺寸与６２系列深沟球轴承相同 用的逆止机构是在托辊轴承座一端的内侧另加 （ＣＳＫ４０除外）。它是深沟球轴承和楔块式离合 装一套棘轮棘爪机构，从而实现反向逆止功能； 器的组合。内部已填注润滑脂。其本身的密封 而新型逆止托辊则是直接采用ＣＳＫ系列单向旋 可以防止０．３ｍｍ以上灰尘进入内部。转矩的传 转轴承装于轴承座内，同时作为逆止机构和旋转 递为讨盈配合方式，以Ｎ６公差将外环与刚性足 支撑件，它可在托辊轴承座两端双侧安装，也可 够的机架压合，将内环与工作轴外径压合。其传 以单侧安装（取决于用户皮带机所需逆止力矩的 递转矩为７．４～２６０Ｎ・ｍ，极限转速高。连续使 计算）。 用寿命在额定承载范围内＞３０ ０００ｈ。 新型逆止托辊逆止机构的设计变化，使逆止 本设计选择单向旋转轴承为ＣＳＫ４０型，它除 托辊本身的构造变得极为简单，它在装配中省去 了外径尺寸与６３０８存在差异，其他尺寸都与 了棘轮棘爪机构专门的焊接装配工序和工艺保 ６３０８轴承一样，其径向和轴向承载能力完全满足 证，并使其在生产工艺和工序上与普通托辊一样 设计使用要求，并接近６３０８轴承。 简单和快捷。 所以，选择ＣＳＫ４０型单向旋转轴承不仅满足 按照新方案，完成 １５９×５３０逆止托辊设计 托辊正常承重的要求，同时，也完全满足胶带下 任务，首先进行了必要的计算，在参数满足本次 滑逆止力矩的要求（在以下计算中可以得出结 斯含量值呈现不同的变化。在巷道掘进过程中 瓦斯涌出量的变化也与顶板岩性的变化规律相 作者简介： 张国林（１９６９一），男。工程师，１ ９９２年毕业于焦作矿业学院 符合。 现在淮南矿业集团顾桥项目部矿建科从事技术管理工作。 收稿日期｝２００６—０８—２８ ２ｌ