李 平

（汾西礦業(yè)集團(tuán) 新柳煤業(yè)公司，山西 孝義032305）

瓦斯治理工作的重心一直側(cè)重于高瓦斯礦井，對(duì)于低瓦斯礦井的瓦斯異常涌出問(wèn)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(duì)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(guó)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(wú)煤柱開(kāi)采等新技術(shù)，開(kāi)采強(qiáng)度不斷增加，礦井產(chǎn)量大，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大，通風(fēng)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(wàn)t/a，礦井服務(wù)年限73.3a，本礦井采用抽出式通風(fēng)。礦井通風(fēng)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(jìn)風(fēng)，二號(hào)回風(fēng)立井回風(fēng)。 礦井風(fēng)量為200m3/s。

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

2 號(hào)煤層：煤厚0～4.50m，平均厚度1.63m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為細(xì)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(hào)煤：煤層厚度0.30～2.00m，平均厚度1.20m。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiàn)有細(xì)粒砂巖。

5 號(hào)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(xì)粒砂巖為主，間有砂質(zhì)泥巖。

9 號(hào)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(hào)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(jié)構(gòu)復(fù)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(cè)定

煤層瓦斯參數(shù)是研究煤層瓦斯賦存規(guī)律的基礎(chǔ)，是標(biāo)志著煤層蘊(yùn)含瓦斯的能力、抽采瓦斯難易程度的重要指標(biāo)。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(duì)3#煤層和9#煤層進(jìn)行了煤層瓦斯參數(shù)測(cè)定。

2.1 煤層瓦斯壓力測(cè)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(dòng)的動(dòng)力。 它與煤層瓦斯含量與涌出量有著密切的關(guān)系。

表1 宜興煤礦煤層瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果

從表1 中我們可以看出3 號(hào)煤層瓦斯壓力最大為0.3MPa，9 號(hào)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(cè)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(jì)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(jì)算礦井瓦斯儲(chǔ)量和預(yù)測(cè)瓦斯涌出量的基礎(chǔ)。 從表2 中我們可以看出9 號(hào)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(cè)定結(jié)果

2.3 煤層透氣性系數(shù)測(cè)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(dòng)，煤層瓦斯流動(dòng)難易程度通常用煤層透氣性系數(shù)來(lái)表示。 其物理意義是：在1m 長(zhǎng)的煤體上，當(dāng)瓦斯壓力平方差為1MPa2時(shí)，通過(guò)1m2煤層斷面每日流過(guò)的瓦斯立方米數(shù)。 由表3 可知，3 號(hào)煤層的透氣性系數(shù)為0.311m2/MPa2·d、、9 號(hào)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(jí)鑒定結(jié)果批復(fù)為低瓦斯礦井，絕對(duì)瓦斯涌出量為1.27m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為1.34m3/min。

根據(jù)對(duì)1203 綜采工作面瓦斯涌出情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 礦井在2、3、4月的工作面瓦斯涌出量最大為3.125m3/min，此時(shí)產(chǎn)量為4200t/d，相對(duì)瓦斯量為1.07 m3/min。 3 個(gè)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(jiàn)圖1 所示。

圖1 1203 工作面絕對(duì)瓦斯涌出量隨時(shí)間變化曲線圖

計(jì)算得出1203 工作面瓦斯涌出最大量為3.125m3/min。 通過(guò)參數(shù)測(cè)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(guò)程中未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的瓦斯涌出異常現(xiàn)象。 但值得注意的是。 隨著開(kāi)采煤層的增加，開(kāi)采深度的加深，以及采空區(qū)面積的擴(kuò)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(duì)不能放松瓦斯防治的意識(shí)。

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(guò)現(xiàn)有的技術(shù)手段及探測(cè)技術(shù)已經(jīng)能夠較為準(zhǔn)確的探測(cè)和有效的治理，相對(duì)而言采掘技術(shù)條件是隨礦井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化的，許多因素是可變的，因此開(kāi)采條件對(duì)于瓦斯涌出異常影響特征需要在煤礦開(kāi)采過(guò)程總不斷的總結(jié)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(shí)際掘進(jìn)情況來(lái)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(kāi)采深度的加深，瓦斯涌出量會(huì)增大。為了防止瓦斯事故，必須根據(jù)礦井實(shí)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(qiáng)礦井采掘區(qū)地質(zhì)條件的綜合分析研究，對(duì)地質(zhì)條件控制的瓦斯異常帶進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和相關(guān)的地質(zhì)編錄，以便及時(shí)采取針對(duì)性的防范措施。

（2）加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)管理，建立穩(wěn)定可靠的通風(fēng)系統(tǒng)。掘進(jìn)巷道使用雙風(fēng)機(jī)、雙電源、自動(dòng)倒臺(tái)分風(fēng)和“三專兩閉鎖”裝置，并有專人檢查試驗(yàn)其性能，保證完好。 采用均壓通風(fēng)，通過(guò)構(gòu)筑有效的通風(fēng)設(shè)施，使整個(gè)采空區(qū)處于一個(gè)較為相對(duì)穩(wěn)定的無(wú)風(fēng)范圍內(nèi)，減少漏風(fēng)，抑制采空區(qū)和工作面瓦斯涌出。 制訂調(diào)改風(fēng)方案時(shí)進(jìn)行必要的風(fēng)流場(chǎng)分析，加強(qiáng)相關(guān)地點(diǎn)瓦斯監(jiān)測(cè)，避免瓦斯超限和局部聚積。

（3）加強(qiáng)瓦斯檢查與監(jiān)測(cè)。嚴(yán)格落實(shí)“先抽后采、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”瓦斯綜合治理12 字方針。 每一個(gè)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(bào)警儀，利用煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采掘工作面及其回風(fēng)流中瓦濃度和各采區(qū)的風(fēng)速、風(fēng)量，做到瓦斯人工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控的有機(jī)結(jié)合。

（4）認(rèn)真落實(shí)“一通三防”管理制度和瓦斯管理措施。實(shí)行簽訂“開(kāi)工證”制度，“一通三防”安全設(shè)施配備不齊全，禁止開(kāi)工生產(chǎn)。 并對(duì)通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行責(zé)任區(qū)域劃分、掛牌管理，專人檢查。

（5）加強(qiáng)隅角瓦斯管理。 對(duì)采煤工作面隅角瓦斯超限采取向隅角供風(fēng)稀釋，如掛風(fēng)簾、用局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)等。瓦斯涌出較大時(shí)施工裂隙孔利用瓦斯抽放泵進(jìn)行抽放，同時(shí)派技術(shù)素質(zhì)高、責(zé)任心強(qiáng)的專職瓦斯檢查員檢查瓦斯，在隅角安設(shè)報(bào)警斷電儀探頭進(jìn)行監(jiān)測(cè)，針對(duì)工作面情況制定專門的工作面瓦斯管理技術(shù)措施。

［1］劉清江.低瓦斯礦井的瓦斯防治措施[J].煤炭技術(shù)，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.