封堵技術在金華山煤礦3206工作麵瓦斯治理中的應用
金華山煤礦 寧文衛 許劉曉
一、概況
1、礦井概況
金華山煤礦位於銅川市紅土鎮，距銅川市區23公裏，東西走向長5公裏，南北寬約45公裏，井田麵積23平方公裏；礦井由西安煤礦設計院設計，西北煤炭工業管理局基本建設局第二工程處於1958年7月24日正式開工建設， 1963年11月10日移交投產， 1977年確定了金華山礦改擴建方案。1987年9月底改擴建工程正式完工，生產能力由30萬噸擴大至90萬噸。
2、煤礦生產現狀
礦井開拓方式為立井石門，多水平綜合開拓，上下山分區開采。
礦井主提升為斜井皮帶運輸，輔助提升為副立井。礦井采煤方法為走向長壁式開采。
開采水平：礦井一水平（828水平）二水平（680水平）已采完；該礦井現開采570水平， 570水平分為東部和西部。東部為東二下山采區，現在開采的3504工作麵；西部分為西一下采區，現開采3106工作麵；西二下山采區，現開采3206工作麵。當前主采煤層為5#煤。
3、采煤方法及采煤工藝
采煤方法： 走向長壁式采煤。
采煤工藝： 采用炮采π型梁放頂煤采煤工藝。
4、礦井通風情況
礦井通風方式采用中央並列式、通風方法為機械抽出式通風。礦井有兩個進風井筒（副立井、紅土主斜井），一個回風斜井。礦井總進風量4255m3/min，其中，副立井進風量2450m3/min，紅土主斜井進風量1805m3/min；回風井排風量4289m3/min。礦井需要風量4114.24 m3/min，實際進風量4255m3/min，礦井有效風量3840 m3/min。風井兩台主要通風機型號均為BWZ2K60——NO24型，電機型號為JRQ——158，額定功率均為380KW，風機葉片安裝角350。總排風量4468 m3/min，負壓2940Pa，等積孔為1.57m2。
5、礦井瓦斯情況
礦井曆年瓦斯鑒定均屬低瓦斯礦井。
2006年度瓦斯等級鑒定結果為：瓦斯絕對湧出量5.87 m3/min，相對湧出量4.77 m3/t；二氧化碳絕對湧出量4.69m3/min，相對湧出量2.88 m3/t。
2007年瓦斯絕對湧出量6.07m3/min，相對湧出量3.35m3/t；二氧化碳絕對湧出量5.2m3/min，相對湧出量2.88m3/t。
2008年瓦斯絕對湧出量6.19 m3/min，相對湧出量3.05 m3/t；二氧化碳絕對湧出量4.56m3/min，相對湧出量2.25 m3/t。
6、煤塵爆炸危險性、煤炭自燃傾向性
經重慶煤炭科學研究院鑒定，爆炸指數為23.61%，煤塵具有爆炸危險性。煤層自燃傾向性為III級，屬不易自然煤層。
7、工作麵概況
3206工作麵地麵位於+570水平西二下山采區，西二軌道下山西側。南麵為3204采空區，西麵為3105采空區，北麵為未開采區，東麵為西二軌下采區隔離煤柱。上、下順槽巷道為木腿鋼梁梯形棚鐵絲幫錨支護，巷道淨斷麵為5.04m2。該工作麵設計走向長度520米，傾向長度105米，可采儲量310493噸。該工作麵采用“U”形通風係統，進順-工作麵-回順。
二、瓦斯治理
1、通風瓦斯情況
3206工作麵采用“U”形通風係統，進順-工作麵-回順。配風量為450m3/min。正常情況下，該工作麵月生產原煤30000噸。回風流瓦斯濃度一般為0.3～0.4%，落山瓦斯濃度一般為0.5～0.6%，當該工作麵推采160米時，回風流瓦斯濃度達0.5～0.65%，落山瓦斯濃度一般為0.7～0.9%，最大達0.98%。經分析工作麵瓦斯湧出量2.925m3/min。
2、上隅角處瓦斯最大的原因分析
“U”型通風條件下的采空區瓦斯流動場的規律：沿工作麵推進方向，從工作麵向采空區深部剖麵看，采空區瓦斯呈現為一個拋物線狀，從進風巷向回風巷剖麵看，采空區瓦斯呈現為一元一次方程直線狀（在上隅角處最大）。在這種通風方式下，進入工作麵的風流分為兩部分，一部分沿工作麵流動；另一部分進入采空區，在采空區內部沿一定的流線的方向流動，在工作麵的後半部分，進入采空區的風流逐漸返回工作麵。若工作麵後方與鄰近煤層采空區或同一煤層未隔離的巷道相通，即采空區有漏風通道，則此風流會彙入工作麵漏入采空區的風流中而流向工作麵。可見，進入采空區的風流通過采空區，風流帶出瓦斯，逐漸返回工作麵，最後彙集於采麵上隅角，所以，工作麵上隅角為采空區瓦斯流入工作麵的彙合處。
3、瓦斯治理
（1）煤層厚度3.60—4.30米、平均煤厚4.10米。夾矸二層，上部夾矸層厚度變化較大(0.5—0.8米)，炭質泥岩，易破碎冒落。煤層賦存受構造控製呈背向斜相間褶曲形跡。產狀變化較大，傾角：6o~8o，局部受構造影響增大到10o—12o，對采煤有一定影響。預測在工作麵西部背斜翼部及軸部。煤層局部變薄，節理發育以及會呈現北西延伸正斷層構造，落差1.5—2.5米。煤層偽頂為0.3—0.5米的炭質泥岩，直接頂為1.5—3.8米的粉砂岩，局部相變為泥岩或砂質泥岩，老頂為黑灰色中細砂岩，較堅硬。偽底多呈0.2—0.4米的黑色泥岩，直接為3.0—3.85米黑色砂質泥岩或粉砂岩，較堅硬，穩定。
（2）巷道斷麵及支護：
上順槽巷道為木腿鋼梁梯形棚支護，巷道斷麵為5.04m2。
下順槽巷道為木腿鋼梁梯形棚支護，巷道斷麵為5.04m2。
工作麵為π型梁支護單體支護，工作麵斷麵為4.40m2。
（3）瓦斯治理
A、每5天對上隅角實行單一封堵：2008年12月26日至2009年元月15日，每5天對3206上隅角實行雙牆袋子牆封堵一次，共三次，瓦斯濃度有所下降，瓦斯治理效果不明顯，瓦斯湧出量2.29m3/min見表一
日期 12.26 12.27 12.28 12.29 12.30
封堵前 0.85%
封堵後 0.80% 0.81% 0.81% 0.82% 0.83%
日期 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
封堵前 0.83%
封堵後 0.78% 0.79% 0.80% 0.80% 0.82%
日期 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10
封堵前 0.82%
封堵後 0.75%. 0.76%. 0.76%. 0.77%. 0.78%.
B、每天對上隅角實行單一封堵：2009年2月3日至2009年2月15日，每天對3206上隅角實行雙牆袋子牆封堵一次，瓦斯濃度有所下降，瓦斯治理效果有所好轉，瓦斯湧出量2.58m3/min見表二
日期 2.3 2.4 2.4 2.5 2.6
封堵前 0.88% 0.89% 0.87% 0.86% 0.87%
封堵後 0.80% 0.81% 0.79% 0.77% 0.76%
日期 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11
封堵前 0.83% 0.85% 0.84% 0.82% 0.83%
封堵後 0.75% 0.79% 0.80% 0.78% 0.79%
日期 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16
封堵前 0.82% 0.81% 0.82% 0.80% 0.81%
封堵後 0.75%. 0.73%. 0.76%. 0.74%. 0.75%.
C、每5天對上、下隅角實行雙向封堵：2009年2009年2月15日至2月28日，每5天對3206上、下隅角實行雙牆袋子牆封堵一次，共三次，瓦斯濃度有明顯下降，瓦斯治理效果明顯，瓦斯湧出量2.9m3/min見表三
日期 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19
封堵前 0.9%
封堵後 0.75% 0.77% 0.79% 0.77% 0.76%
日期 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24
封堵前 0.77%
封堵後 0.65% 0.67% 0.66% 0.68% 0.70%
日期 2.25 2.26 2.27 2.28
封堵前 0.72%
封堵後 0.61%. 0.63%. 0.66%. 0.64%.
D、每5天對上、下隅角同時實行封堵：2009年2009年3月1日至3月15日，每5天對3206上、下隅角實行雙牆袋子牆封堵一次，共三次，並在進風封堵的袋子牆使用密閉風障，瓦斯濃度有明顯下降，瓦斯治理效果明顯，瓦斯湧出量2.925m3/min見表四
日期 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
封堵前 0.9%
封堵後 0.60% 0.62% 0.63% 0.62% 0.65%
日期 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10
封堵前 0.70%
封堵後 0.53% 0.55% 0.56% 0.58% 0.60%
日期 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15
封堵前 0.65%
封堵後 0.55%. 0.55%. 0.56%. 0.58%. 0.60%
三、效果分析
低瓦斯礦井瓦斯異常區域治理瓦斯的方法很多，這裏僅僅是我們瓦斯治理的一些探索，由表一、表二、表三、表四可以得出以下結論：
1、定期對采煤工作麵上隅角實行單一封堵，瓦斯治理有一定效果，作用不大。
2、每天對采煤工作麵上隅角實行雙牆袋子牆封堵一次，瓦斯濃度有所下降，瓦斯治理效果有所好轉，但工人勞動強度大，費工費時，成本高。
3、定期對采煤工作麵上、下隅角實行雙袋子牆封堵，瓦斯治理效果明顯，在進風封堵的袋子牆前使用密閉風障，效果更佳。
四、結論
低瓦斯礦井瓦斯異常區域的采煤工作麵上隅角瓦斯治理方法很多，定期對采煤工作麵上、下隅角實行雙袋子牆封堵，治理瓦斯效果非常明顯，並在進風隅角封堵的袋子牆前配合使用密閉風障效果更佳。
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