淺談陽泉五礦綜放工作麵的瓦斯湧出規律與防治

摘　要：對綜放工作麵瓦斯湧出規律進行了詳細論述，並03manbetx 指出了走向高抽巷是治理綜放工作麵瓦斯的最有有效方法。
關鍵詞：綜放工作麵；高瓦斯礦井；防治
中圖分類號：TD712⁺.52　　　文獻標識碼：A　　　文章編號：1008-8725(1999)04-0019-03

Talking abont gas gush rule and
protective measure in complex mining face
Du Hongbing¹， Li Zigiang¹， Yin Yucheng²
(1.China Mining University, Beijing 100083, China; 2.No.5 coal Mina; Yangquan Coal Group Company, Shanxi Prov., Yangquan 045001, China)

Abstract:The paper discusses the rule of the gas gushing in complex mov able filling mining face and points out that the most effective method arawing g as out is the high arawing arift in strike.
Key words:complex movable filling mining face; high gassy mine ; protect

0　前言
　　綜放開采是礦井實現高產高效的一種新式采煤方法，具有產量高、效率高、巷道工程量少、材料消耗低等顯著優點；綜放開采也大大加快了工作麵的回采速度，使工作麵的產量大幅度增長。隨著這種采煤方法的日益成熟，近年來在陽泉15^#厚煤層開采中得到了廣泛的應用，但與此同時，礦井的瓦斯湧出和厚煤層的自然發火給礦井的安全工作帶來了許多新問題。陽泉五礦的15^#煤層是在上部薄煤層沒有開采的條件下直接開采的，導致鄰近層卸壓瓦斯的大量湧出，綜放工作麵相對瓦斯湧出量達到53.59m³/min，極大地製約著礦井的安全生產，近年來主要通過布置高抽巷的方法治理瓦斯，使綜放工作麵的安全條件得到了極大改善。

1　礦井概況
　　陽泉五礦位於沁水煤田東北部，礦井采用主斜副立綜合開拓方式，分區式通風，整個井田構造簡單，大體呈南北走向、向西傾斜的單斜構造，地層平緩，褶曲和無炭柱發育。井田內含煤10餘層，主采15^#煤層賦存穩定，平均厚度6.3m，傾角6～8°，煤質中硬，節理發育，普遍含有3～4層夾石；直接頂為黑色泥岩，厚7.0m左右，節理發育，性脆易破碎，老頂為灰色細砂岩與深灰色石灰岩，厚度13m左右；底板為黑色沙質泥岩，厚1～2m，含植物根莖化石，遇水易膨脹。煤層具有自燃發火性。

2　礦井瓦斯賦存及湧出規律
2.1　瓦斯地質情況
　　井田內含煤層數多，煤質變化程度高，在成煤過程中伴隨大量瓦斯的產生。總的來講，井田內瓦斯含量大，煤、岩層透氣性差，煤層瓦斯含量變化規律為瓦斯湧出量沿走向變化小、沿傾斜變化大，且隨著開采深度的增加而降低。15^#煤層及鄰近煤層厚度及瓦斯含量見下表，主要賦存瓦斯的圍岩為k₃灰岩和k₄灰岩。

煤層厚度及瓦斯含量表

編號 瓦斯含量(m/t) 厚度(m) 距開采層距離(m) 9′下 10.07 0.87 58.7 11′ 4.3～17.5 0.5 58 12′ 4.47～15.5 1.2 48 13′ 8.01 0.8 30.4 14′ 4.2 0.3 10.5 15′ 1.05～11.4 7.0 2.2　瓦斯賦存顯現特征
　　陽泉五礦是在上部鄰近層沒有開采的情況下直接開采15 ^#煤層的，綜放工作麵采過後，采場周圍煤、岩體受采動影響範圍大幅度增大，鄰近層瓦斯大量卸壓，沿著采動裂隙湧入回采工作麵。具體表現為：開采15 ^#煤層時，綜放工作麵的瓦斯一部分來源於15 ^#煤層本身，另一部分來源於受采動影響的鄰近煤層及k ₃、k ₄灰岩，而且工作麵的瓦斯來源主要是鄰近層的卸壓瓦斯。
2.3　鄰近層瓦斯湧出量與工作麵產量的關係
　　綜放工作麵隨著產量的提高，工作麵的瓦斯湧出量呈上升的趨勢，也就是說，鄰近層瓦斯的湧出量與綜放工作麵的產量成正比。

3　綜放工作麵瓦斯防治
　　針對綜放工作麵瓦斯湧出規律和特點，通過建立完善的通風係統、可靠的抽放係統和先進的瓦斯監測係統，以及嚴格的瓦斯管理規章製度，使綜放工作麵的瓦斯防治取得了明顯的效果。
3.1　確定綜放工作麵的實際供風量
　　按照《陽泉礦務局礦井進風量計算細則》，綜放工作麵根據瓦斯湧出量進行配風，具體配風公式為：

式中
　　Q_采—工作麵的配風量，m³/min
　　q_采—工作麵的瓦斯湧出量，m³/min
　　a—工作麵本煤層瓦斯占總瓦斯湧出量的百分比，%
　　b—工作麵鄰近層瓦斯占總瓦斯湧出量的百分比，%
　　y—工作麵鄰近層瓦斯的抽出率，%
　　k_瓦—工作麵瓦斯湧出不均衡係數
　　k_備—工作麵風量備用係數
　　α—工作麵回風巷允許瓦斯濃度，取α=1.5%
　　β—工作麵尾巷允許瓦斯濃度，取β=3%
　　根據綜放工作麵配風情況，使綜放工作麵的供風量不低於1000m³/min，一般在1000～1500m³/min。
3.2　掘專門用於抽排瓦斯的頂板高抽巷
　　由於陽泉五礦的礦井相對瓦期湧出量高達53.59m³/min，根據生產實踐，當礦井噸煤瓦斯湧出量超過30m³後，單靠加大風量稀釋瓦斯是不行的，超過部分應采取抽放方法進行治理，因此綜放工作麵沿頂板布置了專門抽排瓦斯的頂板高抽巷進行抽放瓦斯，抽出量高達37.07m³/min，抽出率69.17%，有力地保證了綜放工作麵的安全生產。
　　綜放工作麵的頂板高抽巷既可以沿傾向布置，見圖1，也可以沿走向布置，根據抽放經驗，走向高抽巷布置在距回風巷1/3工作麵采長處，詳見圖2。走向高抽巷與傾向高抽巷比較具有以下優點：瓦斯抽放量大而穩定，工作麵間煤柱小，采區回收率高，抽放係統巷道工程量小、投資省等優點，且有利於防止15^#煤層的自燃發火。但走向高抽巷的主要缺點是上隅角瓦斯容易積聚超限，需用局扇稀釋。通過幾年的實踐，認為頂板走向瓦斯高抽巷是陽泉五礦綜放工作麵治理瓦斯的最有效方式。

圖1　傾向高抽巷巷道布置示意圖

圖2　走向高抽巷巷道布置示意圖

3.3　減輕上隅角瓦斯的局部積聚
　　上隅角瓦斯是綜放工作麵最大的瓦斯局部積聚區，布置傾向高抽巷巷道的綜放工作麵采用一進兩回通風係統(見圖1)，在進風巷中布置有膠帶輸送機和綜采機電設備列車；兩條回風巷中，一條為專用回風巷，用來排放本煤層開采時釋放的瓦斯，另一條為尾巷，工作麵開采時，利用滯後的回風巷與尾巷的聯絡巷作為排放瓦斯口，通過尾巷排放鄰近煤層湧進采空區的瓦斯，解決上隅角瓦斯的超限問題，使其瓦斯濃度達到安全要求。同時，工作麵尾巷還作為瓦斯抽放巷道使用，布置有鄰近層瓦斯抽放專用頂板岩石巷道，即高抽巷。
　　解決布置走向高抽巷巷道的綜放工作麵上隅角瓦斯超限問題，即在圖2的B處布置局扇，風筒沿回風巷鋪設到上隅角，往上隅角供新鮮風流。這種方法不僅降低了上隅角瓦斯濃度，達到安全生產的要求，而且在回風巷內增加了200m³的新鮮風流，也降低了回風巷的瓦斯濃度。
3.4　綜放工作麵的瓦斯預防
　　陽泉五礦安裝了先進的KJ-4型礦井瓦斯自動監測設備，在綜放麵安裝了三隻瓦斯監測傳感器(瓦斯傳感器的具體位置見圖1、圖2)。當工作麵回風巷、上隅角、尾巷出現瓦斯超限時，立即報警並切斷工作麵電源；同時在綜放工作麵配備了兩名專責瓦檢員，一名跟機，隨時檢查采煤機附近20m範圍內的瓦斯，另一名檢查工作麵進風巷、上隅角、回風巷、尾巷等處的瓦斯，製定了嚴格的瓦檢員交接班製度；並加強製度建設，強化監督檢查，從而預防了重大瓦斯02manbetx.com 的發生。

4　結束語
　　通過幾年的生產實踐證明了頂板走向高抽巷抽放效果良好，是陽泉五礦特殊開采條件下綜放工作麵治理瓦斯的最有效、最經濟、最合理方式。據統計綜放工作麵發生的瓦斯超限02manbetx.com 占工作麵02manbetx.com 總停產時間的8.19%，這有力地保證了綜放麵的安全生產。但是也應看到，綜放麵防治瓦斯的方法還不能完全滿足生產實際的需要，如工作麵瓦斯超限停產現象還沒有徹底消除，頂板鄰近層的抽出率還有待於進一步提高等。這些問題在今後還將一直存在並製約著綜放工作麵的正常生產，也有待於在以後的生產實踐中得到解決。

作者簡介：杜紅兵(1967-)，男，北京人，講師，1989年畢業於山西礦業學院采礦係，現就讀於中國礦大北京研究生部，主要從事礦井井下防滅火與地麵建築消防的研究工作。
作者單位：杜紅兵　李子強（中國礦業大學北京校區，北京100083）；
　　　　　尹玉成（山西陽泉煤業集團五礦，山西陽泉045001）