火成巖侵入條件下綜采工作面瓦斯涌出規(guī)律分析及防治對(duì)策

杜楷+陳志平

摘 要：本文通過分析大興煤礦火成巖侵入對(duì)煤層區(qū)域及瓦斯賦存的影響，有針對(duì)性地制定了瓦斯防治措施，取得了很好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：火成巖侵入；煤與瓦斯突出；綜采工作面

引言

大興煤礦主采7-2煤層為突出煤層，受火成巖侵入影響，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，瓦斯壓力大、瓦斯含量高。通過統(tǒng)計(jì)分析特殊地質(zhì)構(gòu)造條件的工作面瓦斯涌出來源，提出有針對(duì)性的瓦斯異常解決方法，將對(duì)提升綜采工作面的產(chǎn)能、保障工作面安全生產(chǎn)具有重要意義。

一、試驗(yàn)區(qū)概況

南五709綜采工作面位于南五采區(qū)中北部，工作面走向長810m，傾斜寬190m。開采煤層厚1.90～6.95m，由于受火成巖巖床侵入影響，工作面走向北側(cè)和南側(cè)煤厚差異性較大。北側(cè)受火成巖侵入影響，7煤層被火成巖一分為二，上部為7-2上煤層，厚度一般為1.20m，大部分為天然焦。下部為7-2煤層，煤層厚度一般為3.24m，采煤工作面布置在7-2煤層。

二、火成巖侵入煤層影響因素分析

（一）火成巖侵入對(duì)煤層的影響

火成巖侵入對(duì)煤層的影響主要表現(xiàn)在以下三方面：

（1）機(jī)械破壞：巖漿溢出時(shí)具有一種上沖的拱力，作用在沉積蓋層上，其范圍主要在巖漿管道溢出附近，使煤層移位或使煤層的連續(xù)性遭到破壞。

（2）吞蝕熔化：巖漿順煤層頂板流動(dòng)時(shí)，可以將全部或一部分煤層熔化，造成煤層消失或厚度異常。

（3）烘烤變質(zhì)：巖漿侵入煤層在冷凝過程中放出大量揮發(fā)物和水蒸氣，以及巖漿本身的高溫對(duì)煤層烘烤產(chǎn)生熱變質(zhì)現(xiàn)象，使煤層故有的變質(zhì)規(guī)律遭到破壞，形成了以侵入體為中心的分帶現(xiàn)象，使本井田產(chǎn)生數(shù)量較多的不粘煤以及天然焦等。

（二）火成巖侵入后使煤層瓦斯含量增大

與巖體接觸的煤層發(fā)生熱變質(zhì)作用，改變了煤質(zhì)、煤體物理力學(xué)性質(zhì)等。熱變質(zhì)煤煤階升高同時(shí)，伴生大量瓦斯，且火成巖床及其作用下的不同程度熱變質(zhì)煤封蓋作用明顯，造成煤層瓦斯含量明顯增大。

（三）局部區(qū)域瓦斯涌出強(qiáng)度增大

火成巖侵入后使煤層遭受破壞，局部形成構(gòu)造軟煤分層，同時(shí)改變了煤體本身的裂隙系統(tǒng)和吸附—解吸性能，表現(xiàn)為煤層水分和透氣性降低，受采動(dòng)影響，破落煤炭、新暴露煤壁及圍巖遭受破壞時(shí)，瓦斯瞬時(shí)涌出強(qiáng)度變大。

（四）火成巖以巖床形式侵入對(duì)瓦斯的圈閉作用

由于火成巖比較致密、透氣性差，對(duì)煤層瓦斯形成圈閉作用，如南五709工作面7-2層被火成巖侵入后分成上、下兩層，主采下分層時(shí)瓦斯涌出量較大即為不易逸散導(dǎo)致。

三、綜采工作面瓦斯涌出規(guī)律分析

工作面正常開采期間本煤層瓦斯涌出量為2.65m3/t，占總涌出量的17%；7-2上幅煤層瓦斯涌出量為5.8m3/t，占總瓦斯涌出量的37.2%，下鄰近9煤層瓦斯涌出量為7.15m3/t，占總瓦斯涌出量的45.8%。

就風(fēng)排量來看，7-2上幅煤層受采動(dòng)影響，瓦斯涌出占風(fēng)排瓦斯量的40.1%。其為火成巖床侵入而形成的復(fù)合型煤層上幅煤，采動(dòng)后極易垮落釋放大量瓦斯，其垮落位置距離工作面較近，極易涌出作業(yè)空間。為解決瓦斯超限問題重點(diǎn)治理對(duì)象。

四、復(fù)雜開采條件下綜采工作面瓦斯治理方法

根據(jù)上述瓦斯涌出統(tǒng)計(jì)結(jié)果，南五709工作面本煤層瓦斯涌出占17.0%，鄰近層瓦斯涌出占83.0%，瓦斯涌出主要來源于鄰近煤層的卸壓瓦斯。在治理瓦斯時(shí)不僅要考慮本煤層瓦斯治理措施，著重要解決鄰近層瓦斯涌出問題。為此，該工作面回采時(shí)主要采用以下瓦斯治理措施：

（1）頂板瓦斯道抽采措施

南五709工作面頂板瓦斯道全長797m，與回順平距32～52m，與7-2煤層垂距30～40m。高位巷采取一次性封閉，密閉引兩趟直徑300mm抽采管路，抽采鄰近層卸壓瓦斯。

抽采瓦斯?jié)舛瓤蛇_(dá)到35～100%，抽放混量38～48m3/min，抽放純量17～48m3/min，抽采效果顯著。

（2）高位鉆孔抽采措施

在工作面回順施工鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)內(nèi)布置5～8個(gè)鉆孔；鉆孔終孔距煤層頂板15～25m，水平距回順軟幫20～30m范圍內(nèi)均勻布孔，壓茬20m。

抽采瓦斯?jié)舛瓤蛇_(dá)到5～80%，抽放混量5～9m3/min，抽放純量0.5～3m3/min，抽采效果顯著。

（3）本煤層邊采邊抽措施

在工作面運(yùn)順、回順布置順層鉆孔進(jìn)行采前預(yù)抽、邊采邊抽，預(yù)抽鉆孔覆蓋整個(gè)工作面，鉆孔間距為3～5m，鉆孔封孔長度不小于5m，鉆孔可采用平行鉆孔或交叉鉆孔布置。

工作面回采時(shí)，為解決局部由于特殊地質(zhì)構(gòu)造或火成巖侵入影響區(qū)的瓦斯異常涌出而引起瓦斯超限問題，可動(dòng)態(tài)采取淺孔抽采，孔深10～25m，孔徑Φ76。在工作面回順輔設(shè)一路直徑不小于100mm抽采管路，與本煤層順鉆孔聯(lián)通，并入永久抽采系統(tǒng)。

五、結(jié)語

（1）通過頂板冒落前后的瓦斯涌出變化來定量分析瓦斯來源的分析方法具有簡(jiǎn)單、方便和準(zhǔn)確性，可為工作面通風(fēng)管理、抽放瓦斯等提供決策依據(jù)。

（2）火成巖侵入?yún)^(qū)域煤質(zhì)發(fā)生變化，瓦斯壓力、瓦斯含量增高，且煤層具有突出危險(xiǎn)性，在進(jìn)行采掘活動(dòng)時(shí)必須采取切實(shí)有效的瓦斯治理措施，保障礦井安全生產(chǎn)。

（3）本區(qū)瓦斯治理有效手段可為類似條件的采掘工作面借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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