高瓦斯易燃煤层综放面瓦斯综合治理技术研究.doc

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1105ｋｍ2，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180ｍ，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35ｍ3/ｍｉｎ～150ｍ3/ｍｉｎ，而且开采15号煤层有自然发火危险。
1综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800ｍ3/ｍｉｎ～1000ｍ3/ｍｉｎ，从工作面进入采空区34ｍ～70ｍ范围内存在紊流与层流混合过渡区，从工作面进入采空区70ｍ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，最初冒落时，冒落带之间有可见之空间，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5ｍ至采空区后方30ｍ范围；
第二，顶板岩石卸压活跃期，为工作面采空区后方30ｍ～129ｍ范围；
第三，顶板岩石卸压衰退期，为工作面采空区后方129ｍ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50ｍ3/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。