高瓦斯、易發(fā)火煤層耦合災(zāi)害治理技術(shù)研究

1、    高瓦斯、易發(fā)火煤層耦合災(zāi)害治理技術(shù)研究    朱士清摘 要：振興煤礦三水平南部區(qū)18號(hào)層，自然發(fā)火期3-6個(gè)月，該塊段煤層原始瓦斯含量為4.571m3/t，最大瓦斯壓力為0.02mpa；掘進(jìn)期間，瓦斯最大絕對(duì)涌出量為2.9m3/min。受采動(dòng)、地質(zhì)等因素影響，開(kāi)采初期瓦斯絕對(duì)涌出量為15.6m3/min；同時(shí)本區(qū)及臨區(qū)舊巷封堵也是采掘工作面災(zāi)害治理的重要；加大工作面瓦斯抽采的同時(shí)，加強(qiáng)兩巷防火噴碹，施工頂板防火鉆孔，灌注粉煤灰封閉煤層頂板，并對(duì)工作面仰斜鉆孔定期灌注阻化劑， 因地制宜采取合理有效的預(yù)防和治理手段，保證該區(qū)順利開(kāi)采。關(guān)鍵詞：瓦斯抽采

2、；消火灌漿；充沙封堵取樣觀測(cè)；綜合分析一、礦井及系統(tǒng)概況（一）礦井概況：振興煤礦位于鶴崗礦區(qū)的東北部，井田中心地理坐標(biāo)：東經(jīng)130°1834，北緯47°1848。行政區(qū)劃屬鶴崗市向陽(yáng)區(qū)管轄。開(kāi)采方式為地下開(kāi)采，開(kāi)拓方式為斜井多水平集中大巷分區(qū)石門(mén)開(kāi)拓方式，年生產(chǎn)規(guī)模42萬(wàn)噸/年，開(kāi)采深度+50至-250米標(biāo)高。（二）通風(fēng)、抽采系統(tǒng)概況：1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)：振興煤礦通風(fēng)方法為壓入式通風(fēng)，通風(fēng)方式混合式，主扇型號(hào)bdk-8-no28（一開(kāi)一備）；礦井總?cè)腼L(fēng)量8020m3/min，礦井總回風(fēng)量7970 m3/min，礦井水柱221mmh2o，扇葉片角度安裝為級(jí)35°、級(jí)3

3、0°。2、礦井抽采系統(tǒng)：振興煤礦井上下抽采系統(tǒng)健全完備，地面永久抽采系統(tǒng)為兩臺(tái)ska-520型水環(huán)式真空泵，額定瓦斯抽放能力235m3/min，各類(lèi)檢測(cè)儀表安裝齊全，并安裝有jc1型瓦斯抽放參數(shù)監(jiān)控裝置系統(tǒng)，對(duì)抽采系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。（三）采煤工作面概況：三水平南部區(qū)18號(hào)層采煤工作面位于三水平南部區(qū)f18斷層上盤(pán)，f 20斷層下盤(pán)。北到f 21斷層、南到f 19斷層、西到f18斷層、東到f 20斷層。工作面上部至f18斷層，下部為原新一礦舊區(qū)，左部至停采線，右部至切眼。該回采區(qū)域無(wú)鉆孔控制，受f13及f18斷層影響，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，次生斷層發(fā)育。該區(qū)受斷層影響煤厚18.19m-6

4、.79m，一般12m，煤層傾角平均22°，走向近南北，煤質(zhì)較好，以亮煤為主，屬中等硬度煤，工作面設(shè)計(jì)開(kāi)采儲(chǔ)量為17.0萬(wàn)噸，選擇滑移支架放頂煤開(kāi)采，頂板管理為全部垮落法。二、掘進(jìn)期間災(zāi)害類(lèi)別及預(yù)防治理措施（一）災(zāi)害類(lèi)別及預(yù)防治理措施1、自然發(fā)火：三水平南部區(qū)18號(hào)層，自然發(fā)火期3-6個(gè)月，屬易發(fā)火煤層，受地質(zhì)構(gòu)造等因素影響，掘進(jìn)期間抽冒點(diǎn)、巷道拐點(diǎn)及三岔口較多，同時(shí)由于巷道布置和斷面帶影響，頂板壓力顯現(xiàn)明顯，巷道碹體受壓力影響開(kāi)裂脫落嚴(yán)重，上述因素對(duì)預(yù)防工作面防火極為不利。預(yù)防治理措施：掘進(jìn)期間，主要以預(yù)防自然發(fā)火為主，嚴(yán)格落實(shí)防火噴碹技術(shù)規(guī)定，重點(diǎn)圍繞在抽冒點(diǎn)、巷道拐點(diǎn)及三岔口等易

5、發(fā)火地點(diǎn)，同時(shí)考慮到機(jī)道開(kāi)門(mén)位置布置在三水平南部區(qū)運(yùn)輸大巷（南部區(qū)主要入風(fēng)巷道），由于風(fēng)壓大、開(kāi)門(mén)點(diǎn)抽冒等因素影響，極易造成發(fā)火，以機(jī)道開(kāi)門(mén)位置為中心，對(duì)前后30m運(yùn)輸大巷幫頂重新進(jìn)行噴碹處理，有效預(yù)防供氧發(fā)火。2、瓦斯防治：該塊段煤層原始瓦斯含量為4.571m3/t，最大瓦斯壓力為0.03mpa；掘進(jìn)期間，采用雙風(fēng)機(jī)供風(fēng)，回風(fēng)瓦斯?jié)舛仍?.3-0.5%，最大絕對(duì)涌出量為2.9m3/min。預(yù)防治理措施：掘進(jìn)期間，瓦斯治理工作主要以施工邊掘邊抽和順層預(yù)抽鉆孔治理為主，在機(jī)道每隔40米布置一處鉆場(chǎng)，沿煤層傾向施工順層鉆孔，每個(gè)方位鉆孔分為兩層（高、低位），全孔處于煤層中，保證鉆孔覆蓋面積及抽采效

6、果。鉆孔施工完畢孔內(nèi)下全透氣套管，保持孔內(nèi)與煤體有良好透氣性。邊掘邊抽孔在鉆場(chǎng)內(nèi)沿掘進(jìn)前進(jìn)方向施工2-4個(gè)超前抽采鉆孔，鉆孔一般施工60-70m，超前掘進(jìn)工作面前方保證在20m以上，鉆孔布置圖如下所示：（二）掘進(jìn)期間災(zāi)害治理工程量三水平南部區(qū)18號(hào)層采煤工作面開(kāi)采前，累計(jì)施工防火注灰鉆孔375個(gè)/2025m，防火噴碹1360m，處理co隱患點(diǎn)68處；施工舊巷充沙孔22個(gè)/896m，舊巷充沙3820m3，隔絕舊巷8條；累計(jì)施工抽采鉆孔223個(gè)/13157m，預(yù)抽瓦斯217萬(wàn)m3，有效預(yù)防和治理掘進(jìn)期間瓦斯與火對(duì)工作面威脅的同時(shí)，保證了三水平南部區(qū)18號(hào)層工作面順利貫通，同時(shí)也為工作面開(kāi)采期間災(zāi)害

7、治理提高了一定的工作基礎(chǔ)。三、開(kāi)采期間災(zāi)害類(lèi)別及治理措施（一）瓦斯治理方面1、存在隱患：三水平南部區(qū)18號(hào)層采煤工作面開(kāi)采期間，主要采取上隅角埋管、回風(fēng)道施工仰角鉆孔抽采為主，工作面開(kāi)采前已實(shí)現(xiàn)仰角鉆孔兩抽一備、上隅角埋管抽采的基本條件；但由于對(duì)工作面受斷層帶構(gòu)造影響瓦斯涌出異常預(yù)測(cè)不到位，造成開(kāi)采初期工作面及上隅角瓦斯涌出異常，上隅角瓦斯?jié)舛?.5-2.3%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.6-1.0%，工作面瓦斯?jié)舛仍?.4-0.6%，嚴(yán)重制約工作面安全生產(chǎn)。2、采取措施：（1）針對(duì)瓦斯超限實(shí)際問(wèn)題，首先采用上隅角設(shè)風(fēng)機(jī)稀釋瓦斯最直接的手段處理，其目的通過(guò)增大上隅角風(fēng)壓和增加回風(fēng)風(fēng)量稀釋瓦斯?jié)舛?，風(fēng)機(jī)開(kāi)

8、啟后，上隅角瓦斯?jié)舛?.8-1.2%，局部點(diǎn)2.5%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.4-0.8%，工作面瓦斯?jié)舛葻o(wú)明顯變化。（2）針對(duì)實(shí)際情況，首先修改完善瓦斯抽采治理措施，結(jié)合地質(zhì)部門(mén)提供的工作面f4、f5、f21斷層構(gòu)造帶分布情況，在回風(fēng)道向斷層帶布置施工高位鉆孔，抽采斷層帶及冒落帶瓦斯源，有效地遏制動(dòng)壓區(qū)瓦斯大量涌出工作面，通過(guò)向斷層帶補(bǔ)打高位鉆孔進(jìn)行抽采，上隅角取消風(fēng)機(jī)供風(fēng)的同時(shí)，瓦斯涌出趨于穩(wěn)定，上隅角瓦斯?jié)舛?.5-0.8%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.3-0.4%，工作面瓦斯?jié)舛仍?.2-0.4%。（二）防治發(fā)火方面1、存在隱患：三水平南部區(qū)18層屬易發(fā)火煤層，自然發(fā)火期3-6個(gè)月，掘進(jìn)對(duì)組自工作面形

9、成累計(jì)23個(gè)月，煤體氧化嚴(yán)重；同時(shí)該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)內(nèi)有3條走向斷層，受地質(zhì)構(gòu)造等因素影響，工作面底煤或局部軟幫浮煤無(wú)法徹底回收，對(duì)采空區(qū)防治發(fā)火帶來(lái)不利影響。2、采取措施：（1）加大區(qū)內(nèi)co隱患排查力度，針對(duì)上隅角、軟幫、抽采鉆孔、舊區(qū)舊巷及兩巷頂板防火小鉆孔進(jìn)行逐一觀測(cè)，針對(duì)存在co隱患地點(diǎn)必須進(jìn)行連續(xù)取樣化驗(yàn)，并針對(duì)化驗(yàn)和觀測(cè)數(shù)值繪制co變化曲線，及時(shí)分析co隱患變化情況和來(lái)源，便于采取有效措施進(jìn)行處理。（2）及時(shí)對(duì)照工作面開(kāi)采進(jìn)度，利用回風(fēng)道仰角鉆孔對(duì)工作面上方煤體和采空區(qū)進(jìn)行注水和阻化劑，抑制煤體氧化的同時(shí)，防止采空區(qū)殘留浮煤氧化產(chǎn)生co隱患；同時(shí)為防止上隅角及自上隅角向下20m范圍內(nèi)軟幫發(fā)生co隱患，利用軟幫插花管，對(duì)軟幫進(jìn)行噴灑阻化劑。在上隅角埋設(shè)灌漿管路，工作面每推進(jìn)20m，利用地面灌漿系統(tǒng)對(duì)后部采空區(qū)進(jìn)行一次預(yù)防性灌漿。結(jié)語(yǔ)綜上所述，高瓦斯易發(fā)火煤層采掘