湾田煤矿下煤组瓦斯防治措施分析

湾田煤矿下煤组瓦斯防治措施分析

Summary：湾田煤矿为贵州湾田煤业集团有限公司下属煤矿，位于盘州市淤泥乡境内。湾田煤矿10、12、15-1号煤层在2008年均发生煤与瓦斯动力现象，根据贵州省能源局公告《关于对2018年贵州省煤矿瓦斯等级鉴（测）定报告的公告》（2019年1号）、《关于对2019年贵州省煤矿瓦斯等级鉴（测）定报告的公告》（2020年2号），2018和2019年度湾田煤矿矿井瓦斯等级为煤与瓦斯突出矿井。本文通过对湾田煤矿瓦斯情况进行分析，提出相应的瓦斯防治措施。Keys：煤矿；安全事故；防治措施1湾田煤矿概况湾田煤矿为贵州湾田煤业集团有限公司下属煤矿，位于盘州市淤泥乡境内。根据黔煤兼并重组办〔2015〕23号《关于对贵州湾田煤业集团有限公司主体企业煤矿兼并重组实施方案的批复》，贵州湾田煤业集团有限公司下属盘州市淤泥乡湾田煤矿45万吨/年和思南县孙家坝镇平坡煤矿9万吨/年进行资源置换整合，兼并重组后保留盘州市淤泥乡湾田煤矿，关闭思南县孙家坝镇平坡煤矿，兼并重组后盘州市淤泥乡湾田煤矿矿界范围由19个拐点圈定，矿区面积1.3446km2，拟建规模为60万吨/年。根据贵州省煤田地质局一五九队2020年12月编制的《贵州湾田煤业集团有限公司六盘水市盘县淤泥乡湾田煤矿（预留）资源量核实及勘探报告》，湾田煤矿矿区内可采煤层的可燃气体含量为3.07-11.83mL/g.daf，全区平均含量为4.66mL/g.daf。其中，1号煤为4.88mL/g.daf，3号煤为4.71mL/g.daf，6-1号煤为4.79mL/g.daf，6-3号煤为4.78mL/g.daf，10号煤为4.36mL/g.daf，12号煤平均为4.44mL/g.daf，15-1号煤平均为5.10mL/g.daf，16号煤为4.61mL/g.daf，17号煤平均为4.49mL/g.daf，18号煤平均为4.11mL/g.daf，22号煤为4.08mL/g.daf，23号煤平均为4.18mL/g.daf，25号煤平均为4.16mL/g.daf，26号煤平均为4.13mL/g.daf，27-1号煤平均为4.23mL/g.daf，29-1号煤平均为6.38mL/g.daf，29-2号煤平均为4.42mL/g.daf，32号煤平均为4.81mL/g.daf。根据贵州省煤田地质局一五九队2020年12月编制的《贵州湾田煤业集团有限公司六盘水市盘县淤泥乡湾田煤矿（预留）资源量核实及勘探报告》矿区内可采煤层的破坏类型均为Ⅲ类，1、3、6-1、6-3、10、12、15-1、18、23、26、27-1、29-1、29-2、32号煤层瓦斯放散初速度均达到或超过临界值；1、6-3、10、12、15-1、18、26、27-1、29-1、29-2号煤层煤的坚固性系数均达到或低于临界值；10、12、15-1、17、18、23、25、26、27-1、29-1、29-2、32号煤层瓦斯压力均超过临界值；综上所述，1、3、6-1、6-3、10、12、15-1、17、18、23、25、26、27-1、29-1、29-2、32号煤层均存在煤与瓦斯突出危险性。根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室《湾田煤矿10号、12号、15-1号、16号、17号、18号煤层煤与瓦斯突出危险性》（2011年8月1日），湾田煤矿10、12、15-1号煤层在2008年均发生煤与瓦斯动力现象，为突出煤层；16、17、18号煤层在鉴定范围+1546m~+1408m内有煤与瓦斯突出危险性。根据矿井资源量核实及勘探报告，湾田煤矿上煤组1、3、6-1、6-3己报告备案到盘州市能源局、六盘水市能源局、贵州省能源局，按突出煤层管理。根据贵州省煤炭管理局文件《关于六盘水市盘县淤泥乡湾田煤矿（整合）开采方案设计的批复》（黔煤规字〔2008〕984号），设计按煤与瓦斯突出矿井设计。2瓦斯防治措施2.1保护层选择2.1.1可选择的保护层开采下保护层的最小层间距分析：根据《防治煤与瓦斯突出细则》（2019）附录E.4，当煤层倾角α＜60°时，开采下保护层时，不破坏上部被保护层的最小层间距可按下式进行计算：H=KMcosα式中：H——允许采用的最小层间距，m；M——保护层的开采厚度，m；α——煤层倾角，平均倾角为20°；K——顶板管理系数，K取10。经计算，各可采煤层作为下保护层开采后不破坏上部被保护层的最小层间距详见表2.1。表2.1开采下保护层不破坏上部被保护层的最小层间距统计表煤层编号煤层间距煤层平均厚度倾角（°）允许开采的最小层间距H（m）是否破坏上邻近层2232.250.86208.08否2329.480.83207.80否2561.990.74206.95否2620.351.292012.12否27-118.111.372012.87否29-113.691.512014.19是29-23.90.86208.08是3230.721.772016.63否根据表2.1，开采29-1、29-2号煤层均会对上部被保护层造成破坏，故29-1、29-2煤层不具备作为保护层的条件，22、23、25、26、27-1、32煤层可选择作为保护层。根据以上分析，22、23、25、26、27-1、32号煤层具备开采条件，22号煤层无实测瓦斯参数，以下分析23、25、26、27-1、32号煤层突出危险性，根据储量核实报告及参数测定报告，各煤层突出危险性主要参数见表2.2。表2.2各煤层突出危险性主要参数表煤层编号最大瓦斯压力P（MPa）最小坚固性系数f最大瓦斯放散初速度△P破坏类型231.150.6111Ⅲ251.310.598Ⅲ261.280.5410Ⅲ27-11.370.3512Ⅲ321.360.5612Ⅲ根据以上煤层突出危险性主要参数，23、25、26、27-1、32号煤层破坏类型均为Ⅲ类。煤层瓦斯压力由小到大顺序为：23号煤层＜26号煤层＜25号煤层＜32号煤层＜27-1号煤层，从煤层瓦斯压力分析依次适合选择23、26、25、32、27-1号煤层作为保护层。瓦斯放散初速度由小到大顺序为：25号煤层＜26号煤层＜23号煤层＜27-1号煤层=32号煤层，从瓦斯放散初速度分析依次适合选择25、26、23、27-1、32号煤层作为保护层。煤层坚固性系数由大到小顺序为：23号煤层＞25号煤层＞32号煤层＞26号煤层＞27-1号煤层，从煤层坚固性系数分析依次适合选择23、25、32、26、27-1号煤层作为保护层。根据以上突出危险主要参数排序，从瓦斯压力和煤层坚固性系数分析均较适合选择23、26号煤层作为保护层，同时根据勘探报告中煤层底板等高线，22、23号煤层为局部可采，22号煤层上邻近层18号煤层局部采空，18号煤层采空区范围见图2.1，22号煤层局部区域可受到保护，考虑到22号煤层为局部可采，且开采26号煤层对上、下煤层的保护范围大，故选择26号煤层作为保护层，五、六采区煤层间开采顺序为：26→27-1→29-1→29-2→32→22→23→25号煤层。各可采煤层采用“剥皮式”从上而下依次回采，逐层开采，逐层解放，区段间采用由上至下的顺序回采。图2.118号煤层采空区范围2.2瓦斯防治措施2.2.1井巷、石门揭煤预抽穿层钻孔预抽井巷、石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施（在构造破坏带应适当加大距离）。钻孔的最小控制范围是：井巷、石门揭煤处巷道轮廓线外12m，同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不小于5m。当区域防突措施难以一次施工完成时，可分段实施，但每一段都应当能保证揭煤工作面到巷道前方至少20m之间的煤层内。抽采钻孔布置见图2.2。图2.2井巷、石门揭煤工作面瓦斯抽采钻孔布置示意图2.2.2布置瓦斯抽采巷预抽煤巷条带瓦斯五

采区投产时开采152601工作面，设计在至23号煤层底板20m岩层中布置顶板瓦斯抽采巷，通过瓦斯抽采巷施工穿层钻孔预抽26号煤层煤巷条带瓦斯，消突后方可掘进剩余的煤层巷道，抽采钻孔布置见图2.3。开采六采区时，同理。图2.3穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯布置示意图2.2.3本煤层顺层钻孔预抽工作面回采区域煤层瓦斯本设计保护层（首采层）为专用瓦斯抽采巷预抽煤巷条带瓦斯+顺层钻孔预抽回采工作面煤层瓦斯作为区域防突措施，另外，为进一步降低回采工作面瓦斯含量，减少开采层瓦斯涌出量，设计利用工作面运输及回风巷打顺层钻孔对回采工作面进行瓦斯抽采。孔间距暂设计为5m，在实际抽采过程中，可根据实际抽采效果，对钻孔间距作适当增、减。钻孔直径为φ75～90mm，抽采钻孔布置详见图2.4。图2.4本煤层顺层钻孔预抽工作面回采区域煤层瓦斯钻孔布置示意图2.2.4高位钻孔瓦斯抽采设

计利用工作面回风巷向采空区冒落拱上方施工大直径钻孔抽放。抽采钻孔布置见图2.5。图2.5高位抽放采空区瓦斯布置图2.2.5采空区埋管抽采埋管抽采采空区瓦斯包括已采采面采空区埋管和正在回采的采面采空区埋管两种。对于已采采面采空区，在回风巷封闭前安设抽采管，并接抽。对于正在回采的采面采空区埋管抽采设计为沿回采工作面回风巷的上帮敷设一条抽放主管，抽放主管前端埋入采空区，边回采，边抽采采空区瓦斯。另外，主管路上每隔25m安设一个三通、三通上加闸阀，当主管进入采空区达25m时，预埋一根12寸迈步管，在主管50m处与三通和闸阀相接，此时迈步管处于关闭状态，当工作面推过迈步管管口25m时，打开迈步管闸阀并投入抽采，以此类推，具体详见图2.6。为增强低负压抽采效果，煤矿要根据工作面情况及时砌筑隔离墙；此外，应增加低负压抽采管路的防采空区自然发火的相关传感器。在采空区深部预埋注氮管道，在自燃发火期之前或有火灾预兆时，进行连续注氮，使采空区深部的氧含量降到防火惰化指标以下。图2.6采空区预埋管路抽采瓦斯示意图2.2.6工作面回采时抽采邻近层瓦斯设计在工作面回采时，利用已施工好的工作面运输巷和回风巷施工穿层钻孔抽采邻近层瓦斯，设计钻孔间距为5m。在实际抽采过程中，可根据实际抽采效果对钻孔间距作适当增、减。钻孔直径为φ75～90mm，钻孔布置见图2.7。图2.7工作面回采时抽采邻近层瓦斯示意图开采32号煤层时利用开采29-2号煤层时工作面的运输巷和回风巷施工穿层钻孔预抽32号煤层煤巷条带瓦斯，消突后方可掘进32号煤层运输巷和回风巷，待32号煤层运输巷和回风巷形成后，施工顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯。3结语湾田煤矿瓦斯含量较高，1、3、6-1、6-3、10、12、15-1、18、23、26、27-1、29-1、29-2、32号煤层瓦斯放散初速度均达到或超过临界值10，1、6-3、10、12、15-1、18、26、27-1、29-1、29-2号煤层煤的坚固性系数均达到或低于临界值0.5，10、12、15-1、17、18、23、25、26、27-1、29-1、29-2、32号煤层瓦斯压力均超过临界值0.74Mpa，经认定，矿井10、12、15-1、16、17、18号煤层均为煤与瓦斯突出煤层，经鉴定，湾田煤矿10、12、15-1号煤层在2008年均发生煤与瓦斯动力现象，为突出煤层；16、17、18号煤层在鉴定范围+1546m~+1408m内有煤与瓦斯突出危险性，经分析，湾田煤矿需选择26号煤层作为保护层进行开采，其次采用“剥皮式”从上而下依次回采，逐层开采，逐层解放，改善湾田煤矿瓦斯灾害问题。Reference[1]徐晓乾,向龙,李青松,罗铭.贵州省煤矿企业瓦斯防治能力的现状及评估技术探讨[J].煤炭技术,2014,33(3):17-19.[2]贵州省能源局贵州省煤矿安全监察局《关于推动落实煤矿瓦斯防治攻坚任务有关事项的通知》.[3]贵州省人民政府办公厅《省人民政府办公厅关于印发贵州省煤矿瓦斯灾害防治攻坚行动