柳家莊煤礦掘進頭過斷層時瓦斯異常涌出的研究

劉慧志，茍瑞君

（中北大學(xué) 化工與環(huán)境學(xué)院，山西 太原 030051）

1 礦井的基本情況

柳家莊煤礦隸屬于山西柳林凌志集團，根據(jù)山西省煤礦企業(yè)晉煤重組辦發(fā)[2009]33號“關(guān)于呂梁市柳林縣煤礦企業(yè)兼并重組整合方案（部分）的批復(fù)”，柳家莊煤業(yè)有限公司由原山西柳林永新煤業(yè)有限公司、山西（陜西吳堡）麻塔則煤礦、山西亞通柳家莊煤業(yè)有限公司及新增區(qū)兼并重組整合而成，是一座年產(chǎn)120萬t的中大型礦井、正在基建，通風(fēng)方法為抽出式，屬于低瓦斯礦井。井田西及北鄰鄧家莊煤礦為高瓦斯礦井，南鄰雙柳煤礦為高瓦斯礦井，東南鄰柳林宏盛聚德煤業(yè)有限公司為低瓦斯礦井，東鄰興家溝煤礦為低瓦斯礦井；井田地層走向近南北，總體為一向西傾斜的單斜構(gòu)造，在單斜上發(fā)育有寬緩的褶皺構(gòu)造，產(chǎn)狀井田北部較陡、中部及南部較緩，傾角2～6°。井田內(nèi)僅東北角5號煤層巷道揭露3條小斷層，落差均小于5m，均為正斷層。未發(fā)現(xiàn)陷落柱，構(gòu)造簡單。井田內(nèi)5號煤種為焦煤和肥煤，但據(jù)近5a瓦斯鑒定結(jié)果和瓦斯報表發(fā)現(xiàn)，瓦斯含量在3 m3/t以下、并不高，原因主要是井田內(nèi)斷層切割的影響，造成煤層中瓦斯積聚。根據(jù)2007～2009年度瓦斯等級鑒定，相對瓦斯涌出在2.61～6.12 m3/t之間，絕對瓦斯涌出在0.86～2.27 m3/t之間，二氧化碳相對涌出量在0.89～2.61 m3/t之間，二氧化碳絕對涌出量在0.33～0.86 m3/t之間，為低瓦斯低二氧化碳礦井，但在5212運輸順槽掘進過程中發(fā)生過瓦斯異常涌出現(xiàn)象。

2 5212運輸順槽掘進頭的情況

5212運輸順槽位于本井田的最西部邊界，采用綜掘速度300 m/月，埋藏深度在300 m以上，煤層厚度1.7～2.5 m，平均2 m；本順槽北部為鄧家莊煤礦采空區(qū)，西部和南部均未采動，絕對瓦斯涌出量1.00～1.80 m3/min之間。

1）瓦斯來源分析。由于本順槽掘進北部為鄧家莊煤礦采空區(qū)，且東部本井田已大面積采空，南部雙柳煤礦為高瓦斯礦井；斷定瓦斯涌出主要來源于采空區(qū)和原煤瓦斯含量自身增大。

2）5212運輸順槽掘進頭的瓦斯異常涌出。5212運輸順槽工作面掘進到400m時，突然煤層變薄、且煤層向下傾斜，并發(fā)現(xiàn)迎頭探水孔內(nèi)有聲響，經(jīng)檢測6個探眼內(nèi)瓦斯?jié)舛染_到70%以上。通過對比圖紙資料及現(xiàn)場進行分析，發(fā)現(xiàn)5312回風(fēng)順槽在掘進到400m左右時也發(fā)生過瓦斯異常涌出現(xiàn)象，掘進迎頭前方距F6斷層8m左右。F6斷層為逆斷層，落差0～20m，屬于壓扭性斷層，接觸緊閉延展性差，積聚的形變潛能相對較大，不利于瓦斯的排放，通過斷層附生裂隙或者受斷層附近掘進迎頭探水震動影響等原因進行釋放。通過治理5212運輸順槽掘進工作面瓦斯異常涌出，弄清了該掘進頭瓦斯異常涌出的規(guī)律，得出掘進遇斷層瓦斯異常區(qū)距離為8～25m，為今后對瓦斯異常涌出提供了經(jīng)驗值。

3 礦井瓦斯涌出的治理

1）采空區(qū)瓦斯涌出的治理。針對本煤層大面積采空區(qū)的特點，要加強采空區(qū)瓦斯管理。先要提高5212回風(fēng)順槽及切眼的密閉質(zhì)量，防止北部鄧家莊采空區(qū)和本井田東部采空區(qū)瓦斯的涌出；同時要加強密閉前后的瓦斯的檢查、隱患及時排查，還要注意調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的管理，要提前對采空區(qū)瓦斯涌出情況進行分析和預(yù)測。特別要加強沿采空區(qū)掘進施工管理，堅持“先探后掘”原則，提前打鉆探放采空區(qū)的瓦斯，防止發(fā)生瓦斯事故。

2）礦井瓦斯異常涌出的治理。掘進工作面在斷層面內(nèi)掘進時，必須嚴格執(zhí)行邊探邊掘措施。每次預(yù)測時，必須探測到工作面前方2 m以后的煤厚，當(dāng)?shù)? m以上時，立即停頭，施工卸壓鉆孔。在工作面卸壓鉆孔探測到距離斷層前10 m，必須立即停止掘進，采取過斷層措施。并在掘進過程中加強瓦斯檢測，特別注意對掘進頭探眼瓦斯?jié)舛鹊臋z測，發(fā)現(xiàn)探眼內(nèi)或裂隙中有氣體涌出、探眼口瓦斯?jié)舛瘸^1%，或風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^0.6%，應(yīng)該嚴格按照瓦斯異常區(qū)進行管理，并制定異常瓦斯防治措施，確保礦井安全。

4 結(jié)束語

柳家莊煤礦經(jīng)過多年的開采，5號煤層再采一個工作面就基本采空，已延伸8號煤層，隨著埋深的加大，瓦斯含量隨之增大。現(xiàn)對5212運輸順槽掘進接近斷層時迎頭探水眼內(nèi)發(fā)生瓦斯異常涌出的治理，可為今后掘進過程中遇斷層等構(gòu)造易發(fā)生瓦斯異常涌出進行預(yù)測預(yù)報提供經(jīng)驗，也對今后的瓦斯防治具有指導(dǎo)意義。

[1]林柏泉.崔恒信.礦井瓦斯防治理論與技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[2]孟祥春.采空區(qū)瓦斯涌出特點與抽放方法[J].山東煤炭技術(shù)，2010(3):184-186.

[3]楊孟達.煤礦地質(zhì)學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2006.

[4]王東風(fēng),馮耀挺.地質(zhì)條件對瓦斯突出的影響淺析[J].陜西煤炭，2002(2):25-27.

[5]黃德生.地質(zhì)構(gòu)造控制煤與瓦斯突出的探討[J].地質(zhì)科學(xué),1992(12):201-207.