高瓦斯易燃煤層綜放面瓦斯綜合治理技術研究

　陽泉礦區位于山西省東部，礦區總面積1 105 ｋｍ²，地質儲量107．3億ｔ，礦區主要含煤地層為石炭系太原組和二迭系山西組，煤系地層總厚度180 ｍ，含煤15層，煤層傾角一般5°～10°，主采煤層為3號、12號、15號煤層，煤質均為變質程度較高的無煙煤。

　　陽泉礦區在煤炭行業是有名的高瓦斯礦區，而陽煤集團礦井高瓦斯尤其明顯。陽煤集團現有6對礦井開采15號煤，共布置13個綜采放頂煤工作面，主要采用低位、中位和輕型3種類型的支架。綜放工作面瓦斯絕對涌出量達到了35 ｍ³/ｍｉｎ～150 ｍ³/ｍｉｎ，而且開采15號煤層有自然發火危險。

1 綜放工作面瓦斯涌出規律及分布狀態的研究

　　（1）陽泉礦區15號煤層上部賦存14層煤和3層（Ｋ1，Ｋ3，Ｋ2）石灰巖，均含瓦斯。其中3號煤具有煤與瓦斯突出危險。通過對陽泉礦區大量綜放面生產過程中瓦斯涌出量的分析，得出了綜放工作面瓦斯涌出主要由本煤層和上鄰近層瓦斯涌出構成。本煤層瓦斯涌出較小，約占工作面總瓦斯涌出量的10％，鄰近層瓦斯涌出約占90％。

　　（2）利用三維穩定滲流流場數學模型解算綜放工作面流場分布狀態，綜放工作面配風800 ｍ³/ｍｉｎ～1 000 ｍ3/ｍｉｎ，從工作面進入采空區34 ｍ～70 ｍ范圍內存在紊流與層流混合過渡區，從工作面進入采空區70 ｍ以后，為層流區，氣體處于滲流流動狀態，瓦斯大量積存，且濃度較高。

2 綜放工作面鄰近層瓦斯抽放技術研究

　　（1）通過對綜放工作面上覆巖層瓦斯活動規律的研究，綜放工作面開采過程中，從巖石破壞角度分析，確定存在冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。冒落帶與裂隙帶分界明顯，最初冒落時，冒落帶之間有可見之空間，壓實區冒落帶巖石排列紊亂無序且破碎，裂隙帶巖石排列有序，破壞程度小。

　　綜放工作面開采過程中，從瓦斯卸壓涌出角度確定，頂板巖石存在：

　　第一，卸壓開始期，為工作面前方5 ｍ至采空區后方30 ｍ范圍；

　　第二，頂板巖石卸壓活躍期，為工作面采空區后方30 ｍ～129 ｍ范圍；

　　第三，頂板巖石卸壓衰退期，為工作面采空區后方129 ｍ壓實區。

　　（2）根據綜放工作面瓦斯涌出及來源特點，通過在陽煤集團多個綜放工作面瓦斯抽放試驗，總結得出瓦斯抽放通道合適的布置層位為7～10倍采高。

　　采用頂板走向高抽巷抽放上鄰近層瓦斯，在正常開采期間瓦斯抽放率達到90％以上，平均抽放量50 ｍ3/ｍｉｎ左右。抽出率高，通風負擔最小，能保證綜放工作面回采期間風排瓦斯質量分數保持在0．5％以下。