火成巖侵入條件下綜采工作面瓦斯涌出規律分析及防治對策

杜楷+陳志平

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

關鍵詞：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，結構復雜，瓦斯壓力大、瓦斯含量高。通過統計分析特殊地質構造條件的工作面瓦斯涌出來源，提出有針對性的瓦斯異常解決方法，將對提升綜采工作面的產能、保障工作面安全生產具有重要意義。

一、試驗區概況

南五709綜采工作面位于南五采區中北部，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，工作面走向北側和南側煤厚差異性較大。北側受火成巖侵入影響，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）火成巖侵入對煤層的影響

火成巖侵入對煤層的影響主要表現在以下三方面：

（1）機械破壞：巖漿溢出時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性遭到破壞。

（2）吞蝕熔化：巖漿順煤層頂板流動時，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：巖漿侵入煤層在冷凝過程中放出大量揮發物和水蒸氣，以及巖漿本身的高溫對煤層烘烤產生熱變質現象，使煤層故有的變質規律遭到破壞，形成了以侵入體為中心的分帶現象，使本井田產生數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生熱變質作用，改變了煤質、煤體物理力學性質等。熱變質煤煤階升高同時，伴生大量瓦斯，且火成巖床及其作用下的不同程度熱變質煤封蓋作用明顯，造成煤層瓦斯含量明顯增大。

（三）局部區域瓦斯涌出強度增大

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

（四）火成巖以巖床形式侵入對瓦斯的圈閉作用

由于火成巖比較致密、透氣性差，對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，主采下分層時瓦斯涌出量較大即為不易逸散導致。

三、綜采工作面瓦斯涌出規律分析

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%。

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

四、復雜開采條件下綜采工作面瓦斯治理方法

根據上述瓦斯涌出統計結果，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。

抽采瓦斯濃度可達到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，鉆場內布置5～8個鉆孔；鉆孔終孔距煤層頂板15～25m，水平距回順軟幫20～30m范圍內均勻布孔，壓茬20m。

抽采瓦斯濃度可達到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

在工作面運順、回順布置順層鉆孔進行采前預抽、邊采邊抽，預抽鉆孔覆蓋整個工作面，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，為解決局部由于特殊地質構造或火成巖侵入影響區的瓦斯異常涌出而引起瓦斯超限問題，可動態采取淺孔抽采，孔深10～25m，孔徑Φ76。在工作面回順輔設一路直徑不小于100mm抽采管路，與本煤層順鉆孔聯通，并入永久抽采系統。

五、結語

（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單、方便和準確性，可為工作面通風管理、抽放瓦斯等提供決策依據。

（2）火成巖侵入區域煤質發生變化，瓦斯壓力、瓦斯含量增高，且煤層具有突出危險性，在進行采掘活動時必須采取切實有效的瓦斯治理措施，保障礦井安全生產。

（3）本區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：

[1]胡立國，王德民，陳志平.火成巖侵入區高瓦斯煤層開采瓦斯綜合治理技術[J].煤炭工程，2009.05.

[2]呂明飛，陳志平.綜放采空區下近距離煤層開采通風安全技術[J].煤礦安全，2011.06.endprint