做座高瓦斯易燃煤层综放面瓦斯综合治理技术研究

高瓦斯易燃煤层综放面瓦斯综合治理技术研究

阳泉矿区位于山西省东部，矿区总面积1 105 ｋｍ2，地质储量107．3亿ｔ，矿区主要含煤地层为石炭系太原组和二迭系山西组，煤系地层总厚度180 ｍ，含煤15层，煤层倾角一般5°～10°，主采煤层为3号、12号、15号煤层，煤质均为变质程度较高的无烟煤。

阳泉矿区在煤炭行业是有名的高瓦斯矿区，而阳煤集团矿井高瓦斯尤其明显。阳煤集团现有6对矿井开采15号煤，共布置13个综采放顶煤工作面，主要采用低位、中位和轻型3种类型的支架。综放工作面瓦斯绝对涌出量达到了35 ｍ3/ｍｉｎ～150 ｍ3/ｍｉｎ，而且开采15号煤层有自然发火危险。

1 综制定科学公道的故障处理方案放工作面瓦斯涌出规律及分布状态的研究

（1）阳泉矿区15号煤层上部赋存14层煤和3层（Ｋ1，Ｋ3，Ｋ2）石灰岩，均含瓦斯。其中3号煤具有煤与瓦斯突出危险。通过对阳泉矿区大量综放面生产过程中瓦斯涌出量的分析，得出了综放工作面瓦斯涌出主要由本煤层和上邻近层瓦斯涌出构成。本煤层瓦斯涌出较小，约占工作面总瓦斯涌出量的10％，邻近层瓦斯涌出约占90％。

（2）利用三维稳定渗流流场数学模型解算综放工作面流场分布状态，综放工作面配风800 ｍ3/ｍｉｎ～1 000 ｍ3/ｍｉｎ，从工作面进入采空区34 ｍ～70 ｍ范围内存在紊流与层流混合过渡区，从工作面进入采空区70 ｍ以后，为层流区，气体处于渗流流动状态，瓦斯大量积存，且浓度较高。

2 综放工作面邻近层瓦斯抽(2)组织实行新材料折子工程放技术研究

（1）通过对综放工作面上覆岩层瓦斯活动规律的研究，综放工作面开采过程中，从岩石破坏角度分析，确定存在冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。冒落带与裂隙带分界明显，最初冒济南试金试验机质量保障落时，冒落带之间有在假期内可见之空间，压实区冒落带岩石排列紊乱无序且破碎，裂隙带岩石排列有序，破坏程度小。

综放工作面开采过程中，从瓦斯卸压涌出角度确定，顶板岩石存在：

第一，卸压开始期，为工作面前方5 ｍ至采空区后方30 ｍ范围；

第二，顶板岩石卸压活跃期，为工作面采空区后方30 ｍ～129 ｍ范围；

第三，顶板岩石卸压衰退期，为工作面采空区后方129 ｍ压实区。

（2）根据综放工作面瓦斯涌出及来源特点，通过在阳煤集团多个综放工作面瓦斯抽放试验，总结得出瓦斯抽放通道合适的布置层位为7～10倍采高。

采用顶板走向高抽巷抽放上邻近层瓦斯，在正常开采期间瓦斯抽放率达到90％以上，平均抽放量50 ｍ3/ｍｉｎ左右。抽出率高，通风负担最小，能保证综放工作面回采期间风排瓦斯质量分数保持在0．5％以下。