陽泉地區(qū)某礦15號煤層瓦斯涌出量預(yù)測和技術(shù)治理

趙文利，王光偉

（1.大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西大同 037003;2.山西省煤炭工業(yè)廳，太原 030012）

陽泉地區(qū)某礦15號煤層瓦斯涌出量預(yù)測和技術(shù)治理

趙文利1，王光偉2

（1.大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西大同 037003;2.山西省煤炭工業(yè)廳，太原 030012）

通過對陽泉地區(qū)某礦15號煤層采煤工藝和采煤系統(tǒng)的介紹，及瓦斯涌出規(guī)律的研究，較準(zhǔn)確的預(yù)測了15號煤層瓦斯涌出量，在工作面的瓦斯涌出總量中，開采層工作面占整個(gè)開采工作面瓦斯涌出的大致34%，鄰近層瓦斯涌出量，大致為22.21～22.81 m3/min，占整個(gè)回采工作面瓦斯涌出的大致66%，并介紹了該生產(chǎn)礦，回采工作面瓦斯抽放的技術(shù)特征，為周邊礦井的瓦斯防治工作，提供一些參考價(jià)值。

瓦斯涌出量；預(yù)測；抽放方案

1 預(yù)測的方法及預(yù)測參數(shù)的取值

陽泉地區(qū)某礦的15號煤層采用分層的綜合化開采方法，先開采上分層煤炭，高度3 m，在上分層煤炭開采后，下分層煤炭便直接暴露于空氣中，使下分層煤層中的瓦斯不斷的涌入上分層煤層，開采上分層瓦斯涌出量大于開采下分層時(shí)，因?yàn)橛捎谑苌戏謱泳C采的影響，內(nèi)錯(cuò)式布置的下分層煤體得到了不同程度的卸壓，透氣性普遍增強(qiáng)。因此，從制定合理的通風(fēng)設(shè)計(jì)和嚴(yán)防治瓦斯超限的這兩個(gè)角度，只需對15號煤層上分層工作面利用分源預(yù)測法預(yù)測[1]。

2 礦井瓦斯涌出量的預(yù)測

根據(jù)礦井在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到礦井主扇通風(fēng)能力和瓦斯防治的需求，對礦井未開采的煤層區(qū)域進(jìn)行了最大瓦斯涌出量的數(shù)據(jù)預(yù)測[2]。結(jié)果如表1-表4所示：

表1 回采面瓦斯涌出預(yù)測結(jié)果

表2 掘進(jìn)面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果

表3 上層采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果

表4 上分層瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果

由表4可以看出：15號煤層第一采區(qū)在回采過程中，絕對瓦斯涌出量最大值為185.27 m3/min，相對瓦斯涌出量的最大為97.82 m3/t；15號煤層第二采區(qū)回采期間，絕對瓦斯涌出量最高值達(dá)到了182.43 m3/min，相對瓦斯涌出量最大值達(dá)到96.32 m3/t，從中我們可以得出一采區(qū)瓦斯的絕對相對瓦斯涌出量均略微大于二采區(qū)瓦斯的絕對相對瓦斯涌出量。

3 礦井瓦斯涌出結(jié)果分析

由預(yù)測結(jié)果可知，礦井瓦斯涌出量，為在182.43～185.27 m3/min范圍之內(nèi)，其中，回采瓦斯涌出，在106.32～114.36 m3/min范圍之內(nèi)，占全礦井瓦斯涌出的58.28%～61.73%；掘進(jìn)面瓦斯涌出，在10.44～14.30 m3/min范圍之內(nèi)，占全礦井瓦斯涌出的5.72%～7.72%，采空區(qū)涌出，在56.61～65.68 m3/min范圍之內(nèi)，約占全礦井瓦斯涌出的30.56%～36.00%。在回采瓦斯涌出中，開采層為在22.21～22.81 m3/min范圍之內(nèi)，約占整個(gè)回采工作的34%，鄰近層為在41.17～44.28 m3/min范圍之內(nèi)，約占整個(gè)回采工作的66%，這與其他礦井的瓦斯涌出量的結(jié)構(gòu)組成是基本相同的。

4 瓦斯治理技術(shù)研究

根據(jù)地質(zhì)資料數(shù)據(jù)研究，15號煤全部屬于難抽放煤層，通過觀測研究，可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)風(fēng)巷道鉆孔抽采量變化情況分為三個(gè)階段[3]，距離工作面大約21.3 m以外的區(qū)域，為瓦斯抽采的原始期；第二階段，從距采煤機(jī)21.3 m處到10.3 m處為瓦斯抽采的增長期；第三階段從10.3 m處至抽采鉆孔口為衰減期。

a.瓦斯抽采原始期內(nèi)煤體內(nèi)的瓦斯處于應(yīng)力平衡狀態(tài)，瓦斯抽采量都比較小，抽采效果不好。其中單孔抽采量在0.001 8～0.04 m3/min之間，平均為0.013 m3/min。

b.瓦斯抽采增長期內(nèi)的煤體受到采煤機(jī)截齒開采松動的影響，煤體中形成大量的采動裂隙，應(yīng)力平衡打破，瓦斯由吸附態(tài)變?yōu)榇罅康挠坞x瓦斯，瓦斯涌出量開始成比例增長。本階段內(nèi)鉆孔瓦斯抽采保持上升勢頭，達(dá)到峰值，其中單孔均值為0.034 5 m3/min，幅度在2.19～4.85倍之間。

c.瓦斯抽采衰減期。隨著采煤機(jī)的繼續(xù)推進(jìn)，煤體采動裂隙逐漸開始閉合，鉆孔瓦斯的抽采量便下降，最終歸于零。據(jù)調(diào)查陽泉地區(qū)某礦瓦斯抽采資料：本煤層和鄰近層瓦斯綜合抽采過程中，抽采效果保持較穩(wěn)定的狀態(tài)，平均為3.759 m3/min，在抽采總量中開始的98.98%峰值降至3.36%；高抽巷在開抽初期，抽出瓦斯量相對很少，平均只有8.26 m3/min；但當(dāng)基本頂初次來壓時(shí)，高抽巷開始抽上大量的瓦斯，瓦斯量逐漸達(dá)到峰值46.67 m3/min，約占到總量的90.87%；之后由于負(fù)壓的原因開始下降，最小時(shí)占總量的77.73%；可見，在回采綜采工作面中，瓦斯綜合治理中，主要做法是抽采鄰近層瓦斯。

5 結(jié)束語

通過對該礦瓦斯涌出量是利用分源預(yù)測法預(yù)測的，得出的結(jié)果為瓦斯涌出值為182.43～185.27 m3/min，其中，回采工作面占瓦斯涌出總量的58.28%～61.73%；掘進(jìn)面瓦斯涌出占總量的5.72%～7.72%，采空區(qū)瓦斯涌出占總量的約為30.56%～36.00%。所以，建議該礦在治理工作面瓦斯時(shí)，一是要在本煤層預(yù)抽瓦斯的的基礎(chǔ)上，二是利用瓦斯尾巷有效解決上隅角瓦斯超限問題，保證安全生產(chǎn)，同時(shí)注意加強(qiáng)高抽巷，在治理鄰近層瓦斯涌出方面的發(fā)揮重要作用。

[1]張西志.利用分源法預(yù)測礦井瓦斯涌出量[J].中州煤炭，2006（6）：66-68.

[2]田新亮.陽泉礦區(qū)本煤層開采卸壓瓦斯運(yùn)移和涌出規(guī)律研究[J].煤炭工程，2011（5）：65-68.

[3]蔣光勇，蘇舉端.深熱礦井保護(hù)層采面瓦斯綜合治理技術(shù)[J].煤炭科技，2012（1）：80-83.

Gas Emission Prediction and Control of No.15 Coal Seam in a Mine in Yangquan

ZHAO Wenli1,WANG Guangwei2
(1.Datong Vocational and Technical College of Coal,Datong 037003,China;
(2.Department of Coal Industry of Shanxi Province,Taiyuan 030012,China)

Mining techniques and mining system of No.15 coal seam in some mine in Yangquan were introduced.The analysiscould accurately predictitsgasemission.Thismining face accounted for about 34% of the overall gas emission.The gas emission from adjacent seams was about 22.21～22.81 m3/min,taking up around 66%.In addition,technological properties of the were presented,which could provide some reference for the gas control in surrounding mines.

gas emission;prediction;drainage plans

TD712.5

A

1672-5050（2015）03-0034-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.03.012

（編輯：薄小玲）

2015-02-03

趙文利（1982-），男，河北陽縣人，碩士，講師，從事煤礦安全生產(chǎn)工作。