宜兴煤矿低瓦斯矿井瓦斯防治措施研究分析

李 平

（汾西矿业集团 新柳煤业公司，山西 孝义032305）

瓦斯治理工作的重心一直侧重于高瓦斯矿井，对于低瓦斯矿井的瓦斯异常涌出问题人们不够重视。这使得低瓦斯矿井发生局部瓦斯积聚和爆炸事故的频发。一方面低瓦斯矿井对瓦斯基本参数和瓦斯涌出规律的研究非常薄弱，加之生产管理上重视不够，防范不力；另一方面，我国在低瓦斯地区新建大量高产高效矿井，采用综采放顶煤及无煤柱开采等新技术，开采强度不断增加，矿井产量大，矿井绝对瓦斯涌出量大，通风效果不佳，频频出现瓦斯积聚及隅角超限现象。

1 宜兴煤矿概况

宜兴煤矿位于山西省中部，吕梁山东麓。 井田范围为35.5km2，矿井生产能力120 万t/a，矿井服务年限73.3a，本矿井采用抽出式通风。矿井通风系统为二期中央分列式。矿井分别由主斜井、副斜井、副立井进风，二号回风立井回风。 矿井风量为200m3/s。

本井田可采煤层有： 山西组的2 号、3 号煤层， 太原组的5 号、9号、10+11 号等，各煤层特征如下：

2 号煤层：煤厚0～4.50m，平均厚度1.63m，结构简单，煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为细砂岩，底板为泥岩或砂质泥岩。 属局部可采的较稳定煤层。

3 号煤：煤层厚度0.30～2.00m，平均厚度1.20m。结构简单，顶板多为泥岩或砂质泥岩，底板多为泥岩、砂质泥岩，局部见有细粒砂岩。

5 号煤层：煤层厚度0～2.10m，平均厚度0.73m，为不稳定的局部可采煤层。顶板为黑色泥岩。底板以中、细粒砂岩为主，间有砂质泥岩。

9 号煤层：煤层厚度1.15～1.70m 之间，平均厚度1.44m，属稳定的全区可采煤层。 老顶K2灰岩平均厚度5.80 m，底板岩性为泥岩、炭质泥岩。

10+11 号煤层：煤层厚度在3.74～8.89m 之间，平均厚度6.55m，属稳定的全区可采煤层。煤层结构复杂，常含1～4 层夹矸，顶板为泥岩或砂质泥岩；底板为泥岩，少数为炭质泥岩或砂质泥岩。

2 煤层瓦斯参数测定

煤层瓦斯参数是研究煤层瓦斯赋存规律的基础，是标志着煤层蕴含瓦斯的能力、抽采瓦斯难易程度的重要指标。它包括煤层瓦斯含量、瓦斯压力以及煤的透气性系数等。 为了探明瓦斯涌出规律、瓦斯赋存情况，宜兴煤矿对3#煤层和9#煤层进行了煤层瓦斯参数测定。

2.1 煤层瓦斯压力测定

煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。 它是煤层瓦斯赋存与涌出的基本参数，亦是煤层瓦斯流动的动力。 它与煤层瓦斯含量与涌出量有着密切的关系。

表1 宜兴煤矿煤层瓦斯压力测定结果

从表1 中我们可以看出3 号煤层瓦斯压力最大为0.3MPa，9 号煤层瓦斯压力最大为0.07，两煤层瓦斯压力均较小。

2.2 煤层瓦斯含量测定

煤层瓦斯含量是指单位重量的煤体中所含有的瓦斯量，常用m3/t作为计量单位。 煤层原始瓦斯含量是煤层瓦斯主要参数之一，它是计算矿井瓦斯储量和预测瓦斯涌出量的基础。 从表2 中我们可以看出9 号煤层瓦斯含量最大为2.12m3/t。

表2 宜兴煤矿煤层瓦斯含量测定结果

2.3 煤层透气性系数测定

煤是一种多孔介质，在一定的压力梯度下，瓦斯可以在煤体内流动，煤层瓦斯流动难易程度通常用煤层透气性系数来表示。 其物理意义是：在1m 长的煤体上，当瓦斯压力平方差为1MPa2时，通过1m2煤层断面每日流过的瓦斯立方米数。 由表3 可知，3 号煤层的透气性系数为0.311m2/MPa2·d、、9 号煤层的透气性系数为5.03m2/MPa2·d。

表3 宜兴煤矿煤层的透气性系数

3 矿井目前瓦斯涌出情况

宜兴煤业2011 年度矿井瓦斯等级鉴定结果批复为低瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量为1.27m3/min，相对瓦斯涌出量为1.34m3/min。

根据对1203 综采工作面瓦斯涌出情况进行统计， 矿井在2、3、4月的工作面瓦斯涌出量最大为3.125m3/min，此时产量为4200t/d，相对瓦斯量为1.07 m3/min。 3 个月中该工作面平均瓦斯涌出量为1.649 m3/min。 具体瓦斯涌出情况 见图1 所示。

图1 1203 工作面绝对瓦斯涌出量随时间变化曲线图

计算得出1203 工作面瓦斯涌出最大量为3.125m3/min。 通过参数测定及瓦斯涌出量分析，可以看出宜兴煤矿煤层瓦斯含量低，煤层透气性好，煤层瓦斯涌出量小，目前采掘过程中未发现严重的瓦斯涌出异常现象。 但值得注意的是。 随着开采煤层的增加，开采深度的加深，以及采空区面积的扩大，宜兴煤矿仍然有可能出现煤层瓦斯涌出异常的现象，甚至出现瓦斯超限及瓦斯聚集的隐患，绝对不能放松瓦斯防治的意识。

4 影响瓦斯涌出异常的因素

影响煤层瓦斯涌出特征的因素主要有地质因素和采掘因素。虽然影响煤层瓦斯涌出异常的地质因素有很多，但通过现有的技术手段及探测技术已经能够较为准确的探测和有效的治理，相对而言采掘技术条件是随矿井生产动态变化的，许多因素是可变的，因此开采条件对于瓦斯涌出异常影响特征需要在煤矿开采过程总不断的总结积累。

5 瓦斯异常区的防治措施

根据以上分析和宜兴煤矿实际掘进情况来看，宜兴煤矿属于低瓦斯矿井存在局部瓦斯异常现象，而且随着开采深度的加深，瓦斯涌出量会增大。为了防止瓦斯事故，必须根据矿井实际情况采取综合措施，控制煤层瓦斯涌出，确保矿井安全生产。

（1）加强矿井采掘区地质条件的综合分析研究，对地质条件控制的瓦斯异常带进行预测预报和相关的地质编录，以便及时采取针对性的防范措施。

（2）加强通风系统管理，建立稳定可靠的通风系统。掘进巷道使用双风机、双电源、自动倒台分风和“三专两闭锁”装置，并有专人检查试验其性能，保证完好。 采用均压通风，通过构筑有效的通风设施，使整个采空区处于一个较为相对稳定的无风范围内，减少漏风，抑制采空区和工作面瓦斯涌出。 制订调改风方案时进行必要的风流场分析，加强相关地点瓦斯监测，避免瓦斯超限和局部聚积。

（3）加强瓦斯检查与监测。严格落实“先抽后采、监测监控、以风定产”瓦斯综合治理12 字方针。 每一个采掘工作面均有瓦斯检查人员，一人一面，配备便携式甲烷报警仪，利用煤矿安全监测监控系统，实时监测采掘工作面及其回风流中瓦浓度和各采区的风速、风量，做到瓦斯人工监测和自动监测、监控的有机结合。

（4）认真落实“一通三防”管理制度和瓦斯管理措施。实行签订“开工证”制度，“一通三防”安全设施配备不齐全，禁止开工生产。 并对通风设施进行责任区域划分、挂牌管理，专人检查。

（5）加强隅角瓦斯管理。 对采煤工作面隅角瓦斯超限采取向隅角供风稀释，如挂风帘、用局部通风机供风等。瓦斯涌出较大时施工裂隙孔利用瓦斯抽放泵进行抽放，同时派技术素质高、责任心强的专职瓦斯检查员检查瓦斯，在隅角安设报警断电仪探头进行监测，针对工作面情况制定专门的工作面瓦斯管理技术措施。

［1］刘清江.低瓦斯矿井的瓦斯防治措施[J].煤炭技术，2009（9）:25-27.

［2］张先宜.低瓦斯矿井瓦斯爆炸事故分析与防治措施[J].煤矿现代化,2009（1）:81-83.