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[摘要]随着煤炭产量的不断增加，煤层开采深度逐渐变大，且顶板坚硬，瓦斯涌出量增大。为了研究采动应力对瓦斯涌出量的影响，准确预测矿井瓦斯涌出量，提前做好安全控制措施，预防瓦斯事故的发生。通过对煤层瓦斯压力、渗透性系数以及周期来压等多个因素来影响煤层瓦斯涌出量的多少。
[关键词]采动应力 瓦斯压力 渗透性系数 周期来压 瓦斯涌出量
[中图分类号] TD713 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-11-323-2
在对煤层不断开采的过程中，浅部煤层已被逐渐开采完毕，煤层开采的深度逐渐加深，由此引起回采工作面的采动应力也相应逐渐变大，从而对深部矿井巷道的支护造成一定的困难，因此，我们有必要对采动应力与瓦斯涌出量等有关参数之间的关系进行研究，提前做好应对措施，以防止采动应力引起瓦斯动力灾害。
随着煤矿开采深度的不断增加，平煤一矿由低瓦斯矿井逐渐变为高瓦斯矿井，丁6开采煤层为突出煤层，并且煤层顶板属于坚硬顶板，容易造成高采动应力，并引起瓦斯动力灾害事故。因此，以丁6-32030回采工作面的采动应力与瓦斯涌出量为对象，来研究采动应力是如何对回采工作面瓦斯涌出量产生影响的。进而完善矿井安全管理制度，减少瓦斯动力灾害事故发生，提高煤矿安全生产效率。
1回采工作面32030
32030回采工作面位于丁二采区西北部，其北部为已经回采结束的工作面老空区，南部为未采区。地面标高161m—333.9m，地表平均标高为240m，煤层底板等高线为-460m～-600m，煤层倾角约9°，煤层埋深约600m～700m，地表第四系覆盖层较薄，大部分基岩直接出露。丁6煤层厚度0.87m～3.28m，平均厚2.2m，全部可采。上距丁5煤层1.33m～7.43m，一般5m左右，下距戊组煤层一般为85m左右。丁6煤层顶板为砂质泥岩及砂岩，厚1.28m～5.9m，顶板为厚中粒砂岩，底板为泥岩，厚1.3m～6.4m。老底为3.2m～10.5m厚的砂质泥岩。区内顶、底板岩性一般变化不大， 但厚度变化较大，靠近东部丁5、丁6层间距大，局部还夹有砂岩；主采煤层丁6煤层顶、底均较稳定。根据矿井地质报告，预计丁6煤层相对瓦斯涌出量7.2 m3/t.d～13.7m3/t.d，属瓦斯突出威胁区。
32030工作面煤岩物理力学性质，参数见表1。根据开采情况可知，该煤层瓦斯含量随着开采深度的增加而不断增大，并且由于受到地质构造、煤薄厚等地质情况的影响，该煤层的不同位置瓦斯含量也有所差别，在开采过程中需要注意瓦斯涌出量的差异，并做好相应防控措施。
2采动应力对瓦斯压力的影响
根据有关学者的研究可知，采动应力随着工作面推进方向上的不同位置而存在不同的应力区：在工作面前方，随着远离煤壁距离的增加，工作面采动应力也随着增加，达到某一峰值后，逐渐减少，到最后基本不再发生变化[1]。
为了研究工作面采动应力对瓦斯压力的影响，我们在32030的回风巷和运输巷安装ZYJ-25型钻孔应力计和瓦斯压力表。由于回风巷和运输巷所测数据绘出的曲线走势图变化一致，因此我们根据回风巷道所测的数据所绘出的走势图来说明问题。
由图2可知，在工作面推进方向上，瓦斯压力与煤层采动应力基本上呈现同样的变化趋势，但瓦斯压力与采动应力分布并不同步。不同步的原因：瓦斯压力峰值处于煤体弹性向塑性转变的高应力状态阶段，此时，该处煤体处于遭到破坏和未破坏处的交界区，孔隙和裂隙大量减少，造成游离瓦斯空间减少，瓦斯压力逐渐达到最大值。
针对某一特定已知煤层，煤层瓦斯含量并没有大的变化。而在工作面前方应力集中带，由于瓦斯压力增大，造成游离瓦斯减小，吸附瓦斯增加，进而造成瓦斯涌出量减少。根据以上研究分析可知，在煤层瓦斯含量恒定的条件下，工作面推进方向上的煤层瓦斯涌出量与采动应力也存在着正相关关系，即采动应力增大，瓦斯涌出量也增加，采动应力减小，瓦斯涌出量也减小。
3采动应力对煤层透气性系数的影响
煤层透气性系数是反映煤层内瓦斯渗流难易程度的物性参数，用其来表示煤层的透气性能。影响煤层瓦斯渗透性的因素很多，如地质构造、煤层埋深、煤质特征、煤级及天然裂隙、煤体结构等等。
对于工作面煤层，我们用透气性系数来表示其渗透性。含瓦斯煤的透气性不仅与其自身的物理力学性质有关系，还与应力状态及外部荷载的变化有关。在工作面前方应力卸压区内，煤层裂隙发育程度高，煤体透气性好，呈现出典型的采动近场效应，即临近工作面，应力降低，煤层的变形和破坏反而增大。
4采动应力对周期来压的影响
根据以上研究分析，可知煤壁的瓦斯涌出量主要受采动应力的变化影响：工作面前方煤体随工作面超前压力的增加，造成应力集中带内煤层内部裂隙孔隙受压闭合，瓦斯压力增大，煤层透气性系数减小，从而使瓦斯涌出量相对减小。而在临近工作面处瓦斯涌出量则增大。
从工作面煤壁瓦斯涌出来看，从采空区瓦斯涌出源来看，周期来压前采空区老顶缓慢下沉，采空区不断被压实，采空区的间隙减小，采空区深部高浓度的瓦斯随着老顶压实逐渐外移，形成活塞式的机械积压效应。特别是在高采动应力下周期来压时，瓦斯涌出量大幅度增加，容易造成冲击地压和瓦斯灾害的发生。
5总结
（1）在工作面推进方向上，瓦斯压力受控于采动应力，瓦斯压力峰值位置超前于应力峰值位置，瓦斯压力峰值位于煤体的扩容区。在煤体扩容区，瓦斯压力存在一个先减小然后迅速增大的趋势，并且瓦斯压力大且不平衡，容易发生突变。
（2）采动应力通过对瓦斯压力的影响，进而影响到了瓦斯涌出量的多少。
（3）工作面采动应力影响着煤层的渗透性。采动应力通过影响煤层瓦斯压力与渗透性系数来共同影响着工作面煤壁的瓦斯涌出量。
（4）工作面采场周期来压时，较高的采动应力更容易造成工作面煤壁和采空区瓦斯涌出量的大幅度增加，造成冲击地压和瓦斯灾害事故发生的可能性增大，这需要引起煤矿企业的重视。
参考文献
[1] 尹光志，李小双，赵洪宝等.瓦斯压力对突出煤瓦斯渗流影响试验研究[J].岩石力学与工程学报.2009，28（4）：698-702.
[关键词]采动应力 瓦斯压力 渗透性系数 周期来压 瓦斯涌出量
[中图分类号] TD713 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-11-323-2
在对煤层不断开采的过程中，浅部煤层已被逐渐开采完毕，煤层开采的深度逐渐加深，由此引起回采工作面的采动应力也相应逐渐变大，从而对深部矿井巷道的支护造成一定的困难，因此，我们有必要对采动应力与瓦斯涌出量等有关参数之间的关系进行研究，提前做好应对措施，以防止采动应力引起瓦斯动力灾害。
随着煤矿开采深度的不断增加，平煤一矿由低瓦斯矿井逐渐变为高瓦斯矿井，丁6开采煤层为突出煤层，并且煤层顶板属于坚硬顶板，容易造成高采动应力，并引起瓦斯动力灾害事故。因此，以丁6-32030回采工作面的采动应力与瓦斯涌出量为对象，来研究采动应力是如何对回采工作面瓦斯涌出量产生影响的。进而完善矿井安全管理制度，减少瓦斯动力灾害事故发生，提高煤矿安全生产效率。
1回采工作面32030
32030回采工作面位于丁二采区西北部，其北部为已经回采结束的工作面老空区，南部为未采区。地面标高161m—333.9m，地表平均标高为240m，煤层底板等高线为-460m～-600m，煤层倾角约9°，煤层埋深约600m～700m，地表第四系覆盖层较薄，大部分基岩直接出露。丁6煤层厚度0.87m～3.28m，平均厚2.2m，全部可采。上距丁5煤层1.33m～7.43m，一般5m左右，下距戊组煤层一般为85m左右。丁6煤层顶板为砂质泥岩及砂岩，厚1.28m～5.9m，顶板为厚中粒砂岩，底板为泥岩，厚1.3m～6.4m。老底为3.2m～10.5m厚的砂质泥岩。区内顶、底板岩性一般变化不大， 但厚度变化较大，靠近东部丁5、丁6层间距大，局部还夹有砂岩；主采煤层丁6煤层顶、底均较稳定。根据矿井地质报告，预计丁6煤层相对瓦斯涌出量7.2 m3/t.d～13.7m3/t.d，属瓦斯突出威胁区。
32030工作面煤岩物理力学性质，参数见表1。根据开采情况可知，该煤层瓦斯含量随着开采深度的增加而不断增大，并且由于受到地质构造、煤薄厚等地质情况的影响，该煤层的不同位置瓦斯含量也有所差别，在开采过程中需要注意瓦斯涌出量的差异，并做好相应防控措施。
2采动应力对瓦斯压力的影响
根据有关学者的研究可知，采动应力随着工作面推进方向上的不同位置而存在不同的应力区：在工作面前方，随着远离煤壁距离的增加，工作面采动应力也随着增加，达到某一峰值后，逐渐减少，到最后基本不再发生变化[1]。
为了研究工作面采动应力对瓦斯压力的影响，我们在32030的回风巷和运输巷安装ZYJ-25型钻孔应力计和瓦斯压力表。由于回风巷和运输巷所测数据绘出的曲线走势图变化一致，因此我们根据回风巷道所测的数据所绘出的走势图来说明问题。
由图2可知，在工作面推进方向上，瓦斯压力与煤层采动应力基本上呈现同样的变化趋势，但瓦斯压力与采动应力分布并不同步。不同步的原因：瓦斯压力峰值处于煤体弹性向塑性转变的高应力状态阶段，此时，该处煤体处于遭到破坏和未破坏处的交界区，孔隙和裂隙大量减少，造成游离瓦斯空间减少，瓦斯压力逐渐达到最大值。
针对某一特定已知煤层，煤层瓦斯含量并没有大的变化。而在工作面前方应力集中带，由于瓦斯压力增大，造成游离瓦斯减小，吸附瓦斯增加，进而造成瓦斯涌出量减少。根据以上研究分析可知，在煤层瓦斯含量恒定的条件下，工作面推进方向上的煤层瓦斯涌出量与采动应力也存在着正相关关系，即采动应力增大，瓦斯涌出量也增加，采动应力减小，瓦斯涌出量也减小。
3采动应力对煤层透气性系数的影响
煤层透气性系数是反映煤层内瓦斯渗流难易程度的物性参数，用其来表示煤层的透气性能。影响煤层瓦斯渗透性的因素很多，如地质构造、煤层埋深、煤质特征、煤级及天然裂隙、煤体结构等等。
对于工作面煤层，我们用透气性系数来表示其渗透性。含瓦斯煤的透气性不仅与其自身的物理力学性质有关系，还与应力状态及外部荷载的变化有关。在工作面前方应力卸压区内，煤层裂隙发育程度高，煤体透气性好，呈现出典型的采动近场效应，即临近工作面，应力降低，煤层的变形和破坏反而增大。
4采动应力对周期来压的影响
根据以上研究分析，可知煤壁的瓦斯涌出量主要受采动应力的变化影响：工作面前方煤体随工作面超前压力的增加，造成应力集中带内煤层内部裂隙孔隙受压闭合，瓦斯压力增大，煤层透气性系数减小，从而使瓦斯涌出量相对减小。而在临近工作面处瓦斯涌出量则增大。
从工作面煤壁瓦斯涌出来看，从采空区瓦斯涌出源来看，周期来压前采空区老顶缓慢下沉，采空区不断被压实，采空区的间隙减小，采空区深部高浓度的瓦斯随着老顶压实逐渐外移，形成活塞式的机械积压效应。特别是在高采动应力下周期来压时，瓦斯涌出量大幅度增加，容易造成冲击地压和瓦斯灾害的发生。
5总结
（1）在工作面推进方向上，瓦斯压力受控于采动应力，瓦斯压力峰值位置超前于应力峰值位置，瓦斯压力峰值位于煤体的扩容区。在煤体扩容区，瓦斯压力存在一个先减小然后迅速增大的趋势，并且瓦斯压力大且不平衡，容易发生突变。
（2）采动应力通过对瓦斯压力的影响，进而影响到了瓦斯涌出量的多少。
（3）工作面采动应力影响着煤层的渗透性。采动应力通过影响煤层瓦斯压力与渗透性系数来共同影响着工作面煤壁的瓦斯涌出量。
（4）工作面采场周期来压时，较高的采动应力更容易造成工作面煤壁和采空区瓦斯涌出量的大幅度增加，造成冲击地压和瓦斯灾害事故发生的可能性增大，这需要引起煤矿企业的重视。
参考文献
[1] 尹光志，李小双，赵洪宝等.瓦斯压力对突出煤瓦斯渗流影响试验研究[J].岩石力学与工程学报.2009，28（4）：698-702.