【深部矿井首采综放工作面瓦斯综合治理技术】高瓦斯矿井采煤工作面探头

　　摘 要:针对开滦唐山矿岳胥区首采综采放顶煤工作面瓦斯涌出量大的特点,对工作面瓦斯来源因素、瓦斯异常涌出因素分别作出具体的分析,从利用上隅角埋管,上隅角安设风动风车来解决工作面上隅角瓦斯超限问题,到泄瓦斯巷分段封闭利用高位瓦斯抽放孔抽放、工作面煤壁侧打瓦斯泄放孔提前释放瓦斯、工作面煤层注水等解决综放工作面上隅角及回风巷道内瓦斯超限措施,为类似条件下综放工作面瓦斯治理提供了一定的参考和借鉴。
　　关键词:综合治理措施 瓦斯抽放 瓦斯异常涌出
　　中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0091-02开滦唐山矿业分公司始建于1878年,为高瓦斯矿井,距今已有134年的开采历史。矿井绝对瓦斯涌出量为48.345m3/min,相对涌出量为5.684m3/t·d。
　　由于矿井瓦斯涌出受采掘空间、时间、瓦斯地质条件等多种因素影响,具有不均衡性和多变性的特点,给采掘生产的日常瓦斯管理和瓦斯防治带来了极大地困难,严重影响着矿井的安全生产和社会稳定。在生产实践中,对开滦唐山矿瓦斯涌出特点Y486综放工作面进行了认真的研究与分析,探索出一套有针对性的瓦斯综合治理技术,为公司瓦斯治理工作奠定了坚实的基础。
　　1 工作面概况
　　Y486综放工作面为13—14水平岳胥区工作面,东邻岳胥区生产系统巷道,南部、西部、北部均无采动工程,上方为5煤层T1451～T1455工作面。煤层最大倾角35°平均倾角23°,煤层最大厚度11.5m,平均厚度10.5m,工作面倾斜长度为153.0m,走向长度为1492m。该掌位于向斜轴部附近,煤层走向从东往西由E-W变为SW-NE向,呈一个弧形的波状走向,倾向由SN渐变为WE,倾角9°～29°,产状变化较大。工作面标高-960m～1020m。瓦斯绝对涌出量:8.34m3／min,计划抽排瓦斯量为4.50m3/min;计划风排瓦斯量3.84m3/min。
　　2 工作面煤层中瓦斯含量影响因素分析
　　煤层瓦斯含量是一定量煤中所含有的瓦斯量,它是煤层的基本瓦斯参数,是计算瓦斯蕴含量、预测瓦斯涌出量的重要依据。国内外大量测定结果表明,煤层原始瓦斯含量不超过20～30m3/t,仅为成煤过程中瓦斯量的1/5～1/10或更少。影响煤层瓦斯含量的主要因素如以下四点。
　　2.1??煤层的埋藏深度
　　煤层埋藏在地层深处,受到地温、地压等多种因素的作用,煤层向高变质发展,变质越高,生成的瓦斯含量越多。煤层的埋藏深度增加不仅加大了地应力,使煤层与岩层的透气性变差,而且加大了瓦斯向地表运移的距离,有利于瓦斯的存储。Y486综放工作面标高为-960m～1020m之间,工作面标高平均在-1000m左右,符合工作面瓦斯含量大的特征。
　　2.2?煤层与围岩的透气性
　　煤层与围岩的透气性对煤层瓦斯含量有很大影响,其围岩的透气性越大,煤层瓦斯越易流失,瓦斯含量越小;反之,瓦斯易于保存,煤层瓦斯含量大。通常泥岩、页岩、砂叶岩、粉砂岩和致密的灰岩等透气性差,易于形成高瓦斯压力,瓦斯含量大;若地层中岩石以中砂岩、粗砂岩、砾岩和裂隙或溶洞发育的灰岩为主时,其透气性好,煤层瓦斯含量小。Y486综放工作面老顶为灰褐色细砂岩,直接顶为深灰色粉砂岩,伪顶为灰黑色砂质泥岩,符合瓦斯含量大的特征。
　　2.3?地质构造
　　地质构造是影响瓦斯存储的重要条件。闭合而完整的背斜或穹窿又覆盖有不透气的地层或向斜轴部是良好的存储瓦斯构造,其轴部煤层内往往寄存高压瓦斯。在向斜、背斜的轴部,瓦斯浓度通常也高于两翼。Y486综放工作面位于向斜轴部附近,煤层走向从东往西由E-W变为SW-NE向,呈一个弧形的波状走向,倾向由SN渐变为WE,倾角9°～29°,产状变化较大,符合瓦斯含量大的特征。
　　2.4?煤的吸附特性
　　煤是天然的吸附体,其煤化程度越高,存储瓦斯的能力越强,在其它条件相同时,煤的变质程度越高,煤层瓦斯含量就越大。
　　3 影响工作面瓦斯涌出的因素分析
　　3.1?煤层和邻近层的瓦斯含量
　　煤层和邻近层的瓦斯含量是瓦斯涌出量大小的决定因素。开采煤层的瓦斯含量高,瓦斯的涌出量就大。当开采煤层的上部或下部都有瓦斯含量大的煤层或岩层时,由于未受采动影响,这些邻近层内的瓦斯也要涌人开采层,从而增大了矿井瓦斯涌出量。
　　3.2?开采规模
　　开采深度越深,随着瓦斯含量的增加,瓦斯涌出量就越大。在瓦斯赋存条件相同时,一般是开采范围越大,则瓦斯绝对涌出量越大,而瓦斯相对涌出量差异不大;产量增减,往往瓦斯绝对涌出量有明显的增减,而相对涌出量的变化不很明显。当矿井的开采深度与规模一定时,若矿井涌出的瓦斯主要来源于采落的煤,产量变化时,对绝对涌出量的影响比较明显,对相对涌出量的影响不大;若瓦斯主要来源于采空区,产量变化时,绝对瓦斯涌出量变化较小,相对瓦斯涌出量则有明显变化。
　　3.3?开采顺序与回采方法
　　在开采煤层的首采煤层时,由于其涌出的瓦斯不仅来源于开采层本身,而且还来源于上下邻近层,因此,开采首采煤层时瓦斯涌出量往往比开采其它各层时大好几倍。
　　采煤方法的回采率越低,瓦斯涌出量就越大,因为丢煤中所含瓦斯的绝大部分仍要涌入巷道,在开采过程中,采用全部垮落法管理顶板比采用充填法管理顶板时能造成顶板更大范围的破坏与松动,因此采用全部垮落法管理顶板的工作面比采用充填法管理顶板的工作面瓦斯涌出量大。由于Y486综放工作面是唐山矿岳胥区首采综放工作面,从生产情况来看,瓦斯涌出量明显较大。
　　3.4?大气压力及气温变化影响
　　地面大气压的变化与工作面涌出量的大小有密切关系。地面大气压力升高时,工作面瓦斯涌出量减少。地面大气压力下降,瓦斯涌出量增大。气温的影响体现在其变化导致大气压的变化,进而影响瓦斯涌出量的大小。地面压力的变化,必然引起井下空气压力的变化,井下压力的动态平衡受到影响,对工作面采空区瓦斯涌出有较大的影响。生产规模较大时,当气压突然下降时,采空区积存的瓦斯会更多地涌入工作面及回风巷道中,使工作面瓦斯涌出量增大。从Y486综放工作面瓦斯涌出情况看,瓦斯大量涌出时多发生在大气压力下降较为明显的时期。