宜興煤礦低瓦斯礦井瓦斯防治措施研究分析

李 平

（汾西礦業(yè)集團 新柳煤業(yè)公司，山西 孝義032305）

瓦斯治理工作的重心一直側重于高瓦斯礦井，對于低瓦斯礦井的瓦斯異常涌出問題人們不夠重視。這使得低瓦斯礦井發(fā)生局部瓦斯積聚和爆炸事故的頻發(fā)。一方面低瓦斯礦井對瓦斯基本參數(shù)和瓦斯涌出規(guī)律的研究非常薄弱，加之生產(chǎn)管理上重視不夠，防范不力；另一方面，我國在低瓦斯地區(qū)新建大量高產(chǎn)高效礦井，采用綜采放頂煤及無煤柱開采等新技術，開采強度不斷增加，礦井產(chǎn)量大，礦井絕對瓦斯涌出量大，通風效果不佳，頻頻出現(xiàn)瓦斯積聚及隅角超限現(xiàn)象。

1 宜興煤礦概況

宜興煤礦位于山西省中部，呂梁山東麓。 井田范圍為35.5km2，礦井生產(chǎn)能力120 萬t/a，礦井服務年限73.3a，本礦井采用抽出式通風。礦井通風系統(tǒng)為二期中央分列式。礦井分別由主斜井、副斜井、副立井進風，二號回風立井回風。 礦井風量為200m3/s。

本井田可采煤層有： 山西組的2 號、3 號煤層， 太原組的5 號、9號、10+11 號等，各煤層特征如下：

2 號煤層：煤厚0～4.50m，平均厚度1.63m，結構簡單，煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為細砂巖，底板為泥巖或砂質(zhì)泥巖。 屬局部可采的較穩(wěn)定煤層。

3 號煤：煤層厚度0.30～2.00m，平均厚度1.20m。結構簡單，頂板多為泥巖或砂質(zhì)泥巖，底板多為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部見有細粒砂巖。

5 號煤層：煤層厚度0～2.10m，平均厚度0.73m，為不穩(wěn)定的局部可采煤層。頂板為黑色泥巖。底板以中、細粒砂巖為主，間有砂質(zhì)泥巖。

9 號煤層：煤層厚度1.15～1.70m 之間，平均厚度1.44m，屬穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層。 老頂K2灰?guī)r平均厚度5.80 m，底板巖性為泥巖、炭質(zhì)泥巖。

10+11 號煤層：煤層厚度在3.74～8.89m 之間，平均厚度6.55m，屬穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層。煤層結構復雜，常含1～4 層夾矸，頂板為泥巖或砂質(zhì)泥巖；底板為泥巖，少數(shù)為炭質(zhì)泥巖或砂質(zhì)泥巖。

2 煤層瓦斯參數(shù)測定

煤層瓦斯參數(shù)是研究煤層瓦斯賦存規(guī)律的基礎，是標志著煤層蘊含瓦斯的能力、抽采瓦斯難易程度的重要指標。它包括煤層瓦斯含量、瓦斯壓力以及煤的透氣性系數(shù)等。 為了探明瓦斯涌出規(guī)律、瓦斯賦存情況，宜興煤礦對3#煤層和9#煤層進行了煤層瓦斯參數(shù)測定。

2.1 煤層瓦斯壓力測定

煤層瓦斯壓力是指煤孔隙中所含游離瓦斯的氣體壓力，即氣體作用于孔隙壁的壓力。 它是煤層瓦斯賦存與涌出的基本參數(shù)，亦是煤層瓦斯流動的動力。 它與煤層瓦斯含量與涌出量有著密切的關系。

表1 宜興煤礦煤層瓦斯壓力測定結果

從表1 中我們可以看出3 號煤層瓦斯壓力最大為0.3MPa，9 號煤層瓦斯壓力最大為0.07，兩煤層瓦斯壓力均較小。

2.2 煤層瓦斯含量測定

煤層瓦斯含量是指單位重量的煤體中所含有的瓦斯量，常用m3/t作為計量單位。 煤層原始瓦斯含量是煤層瓦斯主要參數(shù)之一，它是計算礦井瓦斯儲量和預測瓦斯涌出量的基礎。 從表2 中我們可以看出9 號煤層瓦斯含量最大為2.12m3/t。

表2 宜興煤礦煤層瓦斯含量測定結果

2.3 煤層透氣性系數(shù)測定

煤是一種多孔介質(zhì)，在一定的壓力梯度下，瓦斯可以在煤體內(nèi)流動，煤層瓦斯流動難易程度通常用煤層透氣性系數(shù)來表示。 其物理意義是：在1m 長的煤體上，當瓦斯壓力平方差為1MPa2時，通過1m2煤層斷面每日流過的瓦斯立方米數(shù)。 由表3 可知，3 號煤層的透氣性系數(shù)為0.311m2/MPa2·d、、9 號煤層的透氣性系數(shù)為5.03m2/MPa2·d。

表3 宜興煤礦煤層的透氣性系數(shù)

3 礦井目前瓦斯涌出情況

宜興煤業(yè)2011 年度礦井瓦斯等級鑒定結果批復為低瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量為1.27m3/min，相對瓦斯涌出量為1.34m3/min。

根據(jù)對1203 綜采工作面瓦斯涌出情況進行統(tǒng)計， 礦井在2、3、4月的工作面瓦斯涌出量最大為3.125m3/min，此時產(chǎn)量為4200t/d，相對瓦斯量為1.07 m3/min。 3 個月中該工作面平均瓦斯涌出量為1.649 m3/min。 具體瓦斯涌出情況 見圖1 所示。

圖1 1203 工作面絕對瓦斯涌出量隨時間變化曲線圖

計算得出1203 工作面瓦斯涌出最大量為3.125m3/min。 通過參數(shù)測定及瓦斯涌出量分析，可以看出宜興煤礦煤層瓦斯含量低，煤層透氣性好，煤層瓦斯涌出量小，目前采掘過程中未發(fā)現(xiàn)嚴重的瓦斯涌出異常現(xiàn)象。 但值得注意的是。 隨著開采煤層的增加，開采深度的加深，以及采空區(qū)面積的擴大，宜興煤礦仍然有可能出現(xiàn)煤層瓦斯涌出異常的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)瓦斯超限及瓦斯聚集的隱患，絕對不能放松瓦斯防治的意識。

4 影響瓦斯涌出異常的因素

影響煤層瓦斯涌出特征的因素主要有地質(zhì)因素和采掘因素。雖然影響煤層瓦斯涌出異常的地質(zhì)因素有很多，但通過現(xiàn)有的技術手段及探測技術已經(jīng)能夠較為準確的探測和有效的治理，相對而言采掘技術條件是隨礦井生產(chǎn)動態(tài)變化的，許多因素是可變的，因此開采條件對于瓦斯涌出異常影響特征需要在煤礦開采過程總不斷的總結積累。

5 瓦斯異常區(qū)的防治措施

根據(jù)以上分析和宜興煤礦實際掘進情況來看，宜興煤礦屬于低瓦斯礦井存在局部瓦斯異常現(xiàn)象，而且隨著開采深度的加深，瓦斯涌出量會增大。為了防止瓦斯事故，必須根據(jù)礦井實際情況采取綜合措施，控制煤層瓦斯涌出，確保礦井安全生產(chǎn)。

（1）加強礦井采掘區(qū)地質(zhì)條件的綜合分析研究，對地質(zhì)條件控制的瓦斯異常帶進行預測預報和相關的地質(zhì)編錄，以便及時采取針對性的防范措施。

（2）加強通風系統(tǒng)管理，建立穩(wěn)定可靠的通風系統(tǒng)。掘進巷道使用雙風機、雙電源、自動倒臺分風和“三專兩閉鎖”裝置，并有專人檢查試驗其性能，保證完好。 采用均壓通風，通過構筑有效的通風設施，使整個采空區(qū)處于一個較為相對穩(wěn)定的無風范圍內(nèi)，減少漏風，抑制采空區(qū)和工作面瓦斯涌出。 制訂調(diào)改風方案時進行必要的風流場分析，加強相關地點瓦斯監(jiān)測，避免瓦斯超限和局部聚積。

（3）加強瓦斯檢查與監(jiān)測。嚴格落實“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風定產(chǎn)”瓦斯綜合治理12 字方針。 每一個采掘工作面均有瓦斯檢查人員，一人一面，配備便攜式甲烷報警儀，利用煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測采掘工作面及其回風流中瓦濃度和各采區(qū)的風速、風量，做到瓦斯人工監(jiān)測和自動監(jiān)測、監(jiān)控的有機結合。

（4）認真落實“一通三防”管理制度和瓦斯管理措施。實行簽訂“開工證”制度，“一通三防”安全設施配備不齊全，禁止開工生產(chǎn)。 并對通風設施進行責任區(qū)域劃分、掛牌管理，專人檢查。

（5）加強隅角瓦斯管理。 對采煤工作面隅角瓦斯超限采取向隅角供風稀釋，如掛風簾、用局部通風機供風等。瓦斯涌出較大時施工裂隙孔利用瓦斯抽放泵進行抽放，同時派技術素質(zhì)高、責任心強的專職瓦斯檢查員檢查瓦斯，在隅角安設報警斷電儀探頭進行監(jiān)測，針對工作面情況制定專門的工作面瓦斯管理技術措施。

［1］劉清江.低瓦斯礦井的瓦斯防治措施[J].煤炭技術，2009（9）:25-27.

［2］張先宜.低瓦斯礦井瓦斯爆炸事故分析與防治措施[J].煤礦現(xiàn)代化,2009（1）:81-83.