淺談陽泉五礦綜放工作面的瓦斯涌出規(guī)律與防治

摘　要：對綜放工作面瓦斯涌出規(guī)律進行了詳細(xì)論述，并分析指出了走向高抽巷是治理綜放工作面瓦斯的最有有效方法。
關(guān)鍵詞：綜放工作面；高瓦斯礦井；防治
中圖分類號：TD712⁺.52　　　文獻標(biāo)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(xiàn)高產(chǎn)高效的一種新式采煤方法，具有產(chǎn)量高、效率高、巷道工程量少、材料消耗低等顯著優(yōu)點；綜放開采也大大加快了工作面的回采速度，使工作面的產(chǎn)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(yīng)用，但與此同時，礦井的瓦斯涌出和厚煤層的自然發(fā)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(dǎo)致鄰近層卸壓瓦斯的大量涌出，綜放工作面相對瓦斯涌出量達(dá)到53.59m³/min，極大地制約著礦井的安全生產(chǎn)，近年來主要通過布置高抽巷的方法治理瓦斯，使綜放工作面的安全條件得到了極大改善。

1　礦井概況
　　陽泉五礦位于沁水煤田東北部，礦井采用主斜副立綜合開拓方式，分區(qū)式通風(fēng)，整個井田構(gòu)造簡單，大體呈南北走向、向西傾斜的單斜構(gòu)造，地層平緩，褶曲和無炭柱發(fā)育。井田內(nèi)含煤10余層，主采15^#煤層賦存穩(wěn)定，平均厚度6.3m，傾角6～8°，煤質(zhì)中硬，節(jié)理發(fā)育，普遍含有3～4層夾石；直接頂為黑色泥巖，厚7.0m左右，節(jié)理發(fā)育，性脆易破碎，老頂為灰色細(xì)砂巖與深灰色石灰?guī)r，厚度13m左右；底板為黑色沙質(zhì)泥巖，厚1～2m，含植物根莖化石，遇水易膨脹。煤層具有自燃發(fā)火性。

2　礦井瓦斯賦存及涌出規(guī)律
2.1　瓦斯地質(zhì)情況
　　井田內(nèi)含煤層數(shù)多，煤質(zhì)變化程度高，在成煤過程中伴隨大量瓦斯的產(chǎn)生?？偟膩碇v，井田內(nèi)瓦斯含量大，煤、巖層透氣性差，煤層瓦斯含量變化規(guī)律為瓦斯涌出量沿走向變化小、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，主要賦存瓦斯的圍巖為k₃灰?guī)r和k₄灰?guī)r。

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(xiàn)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，綜放工作面采過后，采場周圍煤、巖體受采動影響范圍大幅度增大，鄰近層瓦斯大量卸壓，沿著采動裂隙涌入回采工作面。具體表現(xiàn)為：開采15^#煤層時，綜放工作面的瓦斯一部分來源于15^#煤層本身，另一部分來源于受采動影響的鄰近煤層及k₃、k₄灰?guī)r，而且工作面的瓦斯來源主要是鄰近層的卸壓瓦斯。
2.3　鄰近層瓦斯涌出量與工作面產(chǎn)量的關(guān)系
　　綜放工作面隨著產(chǎn)量的提高，工作面的瓦斯涌出量呈上升的趨勢，也就是說，鄰近層瓦斯的涌出量與綜放工作面的產(chǎn)量成正比。

3　綜放工作面瓦斯防治
　　針對綜放工作面瓦斯涌出規(guī)律和特點，通過建立完善的通風(fēng)系統(tǒng)、可靠的抽放系統(tǒng)和先進的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，以及嚴(yán)格的瓦斯管理規(guī)章制度，使綜放工作面的瓦斯防治取得了明顯的效果。
3.1　確定綜放工作面的實際供風(fēng)量
　　按照《陽泉礦務(wù)局礦井進風(fēng)量計算細(xì)則》，綜放工作面根據(jù)瓦斯涌出量進行配風(fēng)，具體配風(fēng)公式為：
　　
式中
　　Q_采—工作面的配風(fēng)量，m³/min
　　q_采—工作面的瓦斯涌出量，m³/min
　　a—工作面本煤層瓦斯占總瓦斯涌出量的百分比，%
　　b—工作面鄰近層瓦斯占總瓦斯涌出量的百分比，%
　　y—工作面鄰近層瓦斯的抽出率，%
　　k_瓦—工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)
　　k_備—工作面風(fēng)量備用系數(shù)
　　α—工作面回風(fēng)巷允許瓦斯?jié)舛?，取?1.5%
　　β—工作面尾巷允許瓦斯?jié)舛?，取?3%
　　根據(jù)綜放工作面配風(fēng)情況，使綜放工作面的供風(fēng)量不低于1000m³/min，一般在1000～1500m³/min。
3.2　掘?qū)ｉT用于抽排瓦斯的頂板高抽巷
　　由于陽泉五礦的礦井相對瓦期涌出量高達(dá)53.59m³/min，根據(jù)生產(chǎn)實踐，當(dāng)?shù)V井噸煤瓦斯涌出量超過30m³后，單靠加大風(fēng)量稀釋瓦斯是不行的，超過部分應(yīng)采取抽放方法進行治理，因此綜放工作面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(dá)37.07m³/min，抽出率69.17%，有力地保證了綜放工作面的安全生產(chǎn)。
　　綜放工作面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(jù)抽放經(jīng)驗，走向高抽巷布置在距回風(fēng)巷1/3工作面采長處，詳見圖2。走向高抽巷與傾向高抽巷比較具有以下優(yōu)點：瓦斯抽放量大而穩(wěn)定，工作面間煤柱小，采區(qū)回收率高，抽放系統(tǒng)巷道工程量小、投資省等優(yōu)點，且有利于防止15^#煤層的自燃發(fā)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(rèn)為頂板走向瓦斯高抽巷是陽泉五礦綜放工作面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面最大的瓦斯局部積聚區(qū)，布置傾向高抽巷巷道的綜放工作面采用一進兩回通風(fēng)系統(tǒng)(見圖1)，在進風(fēng)巷中布置有膠帶輸送機和綜采機電設(shè)備列車；兩條回風(fēng)巷中，一條為專用回風(fēng)巷，用來排放本煤層開采時釋放的瓦斯，另一條為尾巷，工作面開采時，利用滯后的回風(fēng)巷與尾巷的聯(lián)絡(luò)巷作為排放瓦斯口，通過尾巷排放鄰近煤層涌進采空區(qū)的瓦斯，解決上隅角瓦斯的超限問題，使其瓦斯?jié)舛冗_(dá)到安全要求。同時，工作面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巖石巷道，即高抽巷。
　　解決布置走向高抽巷巷道的綜放工作面上隅角瓦斯超限問題，即在圖2的B處布置局扇，風(fēng)筒沿回風(fēng)巷鋪設(shè)到上隅角，往上隅角供新鮮風(fēng)流。這種方法不僅降低了上隅角瓦斯?jié)舛?，達(dá)到安全生產(chǎn)的要求，而且在回風(fēng)巷內(nèi)增加了200m³的新鮮風(fēng)流，也降低了回風(fēng)巷的瓦斯?jié)舛取?BR>3.4　綜放工作面的瓦斯預(yù)防
　　陽泉五礦安裝了先進的KJ-4型礦井瓦斯自動監(jiān)測設(shè)備，在綜放面安裝了三只瓦斯監(jiān)測傳感器(瓦斯傳感器的具體位置見圖1、圖2)。當(dāng)工作面回風(fēng)巷、上隅角、尾巷出現(xiàn)瓦斯超限時，立即報警并切斷工作面電源；同時在綜放工作面配備了兩名專責(zé)瓦檢員，一名跟機，隨時檢查采煤機附近20m范圍內(nèi)的瓦斯，另一名檢查工作面進風(fēng)巷、上隅角、回風(fēng)巷、尾巷等處的瓦斯，制定了嚴(yán)格的瓦檢員交接班制度；并加強制度建設(shè)，強化監(jiān)督檢查，從而預(yù)防了重大瓦斯事故的發(fā)生。

4　結(jié)束語
　　通過幾年的生產(chǎn)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面治理瓦斯的最有效、最經(jīng)濟、最合理方式。據(jù)統(tǒng)計綜放工作面發(fā)生的瓦斯超限事故占工作面事故總停產(chǎn)時間的8.19%，這有力地保證了綜放面的安全生產(chǎn)。但是也應(yīng)看到，綜放面防治瓦斯的方法還不能完全滿足生產(chǎn)實際的需要，如工作面瓦斯超限停產(chǎn)現(xiàn)象還沒有徹底消除，頂板鄰近層的抽出率還有待于進一步提高等。這些問題在今后還將一直存在并制約著綜放工作面的正常生產(chǎn)，也有待于在以后的生產(chǎn)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(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院采礦系，現(xiàn)就讀于中國礦大北京研究生部，主要從事礦井井下防滅火與地面建筑消防的研究工作。
作者單位：杜紅兵　李子強（中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)，北京100083）；
　　　　　尹玉成（山西陽泉煤業(yè)集團五礦，山西陽泉045001）