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1、华源矿业11层煤瓦斯异常涌出的分析与治理2东媳晨斜技2007年第3期华源矿业11层煤瓦斯异常涌出的分析与治理杨绪龙,王涛(山东华源矿业有限公司,山东新泰271219)关键词上下顺拉工作面瓦斯异常规律防治措施华源矿业公司91117上下顺拉采煤工作面开采时,风量737ma/rain.回风巷瓦斯浓度为0.o3%(平均值),最高瓦斯浓度达1.5%.工作面生产期间上隅角瓦斯浓度在0.2%2.5%,稳定在0.3—0.45%之间.温度25—26℃.91117上下面采用机组割煤.在接近91117下平巷断层及上平巷断层时瓦斯浓度在O.5%左右,上隅角瓦斯浓度
2、在1～2.5%左右.回风巷瓦斯绝对涌出量为3.65m3/min.1瓦斯涌出异常原因及异常规律的分析1.1瓦斯异常原因(1)九采区十一层煤的埋藏深度与地质构造.91117采煤上下顺拉工作面位于一500m一一650m之间,地应力加大,91117面位于F14大断层以东,断层的下盘与张汶大断层的上盘之间.煤层与两边中断,封闭于两断层之间.且91117面位于一个不连续断层带以北,与F14大断层及张汶大断层构成了一个相对的封闭性地质构造.因此瓦斯易于保存,储存条件好.瓦斯涌出量较高.在掘进期间由于破坏了瓦斯的压力平衡,使煤层中瓦斯压力变小,大量吸附状态
3、的瓦斯变成游离状态的瓦斯,源源不断的涌入采掘空间,使炮眼内瓦斯浓度及炮烟内瓦斯浓度升高.(2)九采区十一层煤与围岩的透气性.九采区十一层煤顶板为粉砂岩,厚16m.底板的直接底为1m的粉砂岩,老底为6.5m的细砂岩.煤中间分二层夹矸,0.02m及0.1m.粉砂岩岩性致密,透气性差,煤层中瓦斯易于保存,瓦斯量较高.另外O.02m与0.1m的煤层夹矸,限制了瓦斯在煤层中的流动,使煤层中大量吸附状态的瓦斯处于吸附承压状态.当打钻时,大量承压状态的吸附瓦斯解析涌入钻眼中,使炮眼内瓦斯浓度升高.(3)九采区十一层煤的倾角.九采区十一层煤的倾角为16.一
4、18o,属缓倾斜煤层,由于顶底板为粉砂岩,透气性差,起到了封存瓦斯的作用,这是十一层煤瓦斯异常的一个原因.(4)九采区十一层煤的吸附特性.十一层煤为肥煤,肥煤煤化程度高,存储瓦斯能力强,透气性系数小.煤层对瓦斯的流动阻力大,十一层煤原始水分为2%左右.原始水分较高,从而导致煤中瓦斯含量高.瓦斯在煤体的流动,与地应力及煤层水分的多少,应力作用下煤中的裂隙闭合程度有关.由于十一层煤处于深部(一500一一650m)地应力大,煤层水分高,导致煤层透气性系数小,煤中瓦斯吸附量大.(5)九采区91117采用上下顺拉工作面布置,使工作面及通风距离加长,瓦
5、斯涌出量加大;另外上下两工作面之间若保持上面超前,下面拖后,则瓦斯涌出量增大,若上面拖后,下面超前,则瓦斯涌出相对减少.因此,上下工作面超前与拖后是影响瓦斯涌出量增大与减小的原因之一.(6)九采区91117面采用E型通风方式,其上平巷为回风巷,而下平巷及中间平巷为进风巷,由于下平巷和下部工作面风速降低可抑制煤尘的产生,从而减少了煤尘爆炸事故的发生.与u型通风方式相比,可使上工作面气温降低,但采空区的空气流动相应发生了变化,迫使采空区的沼气较集中地从上部回采工作面的上隅角涌出,使该处常处于超限状态.1.2瓦斯涌出异常规律的分析(1)机组割煤时
6、的瓦斯涌出.91117采煤上下顺拉工作面,由于机采时煤的破碎程度大,存于煤体中的含量高的瓦斯,特别在下平巷断层附近及断层附近时,大量吸附状态的瓦斯解析变成游离状态的瓦斯.其中,瓦斯解析程度与煤的暴露时间成反比;与瓦斯解析总量,煤的多少成正比.因此,机组割煤量大时,瓦斯涌出量就高.当采至瓦斯含量高的断层附近时,瓦斯涌出量就大.这是91117面上隅角及回风巷瓦斯异常的原因之一.(2)煤壁的瓦斯涌出.十一层煤内与煤壁间存在瓦斯压力梯度,以割煤后煤中出现的卸压带裂隙向工作面大量涌出.在割煤的较短时间内,大量卸压状态的瓦斯解析后,大量涌出于工作面煤壁
7、.这是造成91117面割煤期间,瓦斯升高及异常的另一个主要原因.(3)采空区瓦斯的涌出.91117E面,以南为91116面采空区,以北为91118未采区,以西为91l17W面冒落区.91117回风巷位于91116采空区下部.由于91117回风巷与91116采空区之间的煤柱受采动影响,煤柱的煤体出现裂隙,91116冒落区内的瓦斯及煤柱煤体内卸压的吸附状态解析的瓦斯,沿裂隙向91117回风巷不断涌出,与91t17冒落区内大量的过渡流态(60%)的瓦斯及紊流状态(20%)的瓦斯汇合;加上91117面开采中断层附近突然增高段的瓦斯及9llI8卸压带
8、的瓦斯汇总,导致上隅角瓦斯含量及91117回风巷的瓦斯急聚升高,出现异常情况.另外91117进风巷漏风量大,可使91117冒落区内20%层流状态的瓦斯引人上隅角,增加了91117
