浅谈利用瓦斯地质规律治理极薄煤层中的瓦斯

肖建明

（山东东泰矿业有限公司,山东 淄博 255154）

1 基本情况

1.1 煤层与煤

我矿区范围内4煤层属于沉积稳定的煤层，但大部分受岩浆岩侵蚀，其他较薄区域没有被侵蚀。在开采区域内，煤层厚度为0.55～0.75m，平均0.6m。煤层变质程度较高。

4煤均一结构，以镜煤为主，夹少量亮煤和暗煤，为光亮型煤。煤层黑色，玻璃光泽，容重1.4t/m3,硬度较高，外生裂隙发育，断口阶梯～贝壳状，灰份（Ad）：原煤14.57～18.47%，平均15.96%。挥发份（Vdaf）：原煤7.45～13.26%，平均11.79%。全硫（Std）：原煤1.59～2.06%，平均1.76%。发热量（Qqrd）：平均28.46MJ/kg。粘结性指数（GRI）：1～2。综上所述，4煤为低中灰、中硫、高发热量、无粘结性的贫煤。

1.2 煤层开采

4煤层第一个采区为410采区，开采标高-202-420m地面垂深322～540m煤层瓦斯吨煤含量 6.0立方米/吨，能够安全回采，现在开采的420采区，开采标高为-528～-617m，煤层埋深633.0～737.0m，比410采区增加200～300m左右，煤层瓦斯吨煤含量8.0 立方米/吨，工作面瓦斯含量增大，威胁安全生产。

1.3 工作面的顶底板岩性

顶板：为一灰，厚度0.3～1.10m，平均0.7m，灰色，质地不纯，泥质成分高，为较稳定的标志层，含贝壳类、海百合茎、珊瑚及腕足类化石。其上覆为6～10m厚的页岩，致密，韧性好；上为3.4～10.2m的砂质页岩；再向上为4～10.8m的细砂岩，弱含水层。底板：为砂质页岩，厚度6m左右，灰～灰黑色，为细粒长石石英砂岩，泥矽质胶结，较坚硬，夹条带泥质结核，裂隙较发育，含植物根部化石，局部有薄层粘土页岩伪底。

1.4 工作面的几何尺寸及采煤方法

423采煤工作面位于420采区的东翼，东边至岩浆岩侵蚀边界，北边与南边都是实煤区，标高-586.3～-555.2m，工作面倾斜长80m，走向长270m，面积20805m ，煤层平均厚度为0.65m，储量1.9万t，煤层倾角8～12°。在工作面范围内有一条断层。采煤方法为走向长壁后退式采煤方法，全部垮落法管理顶板的开采方法。工作面最大、最小空顶矩内，采用单体液压支柱配高强度板支护顶板，放顶歩距，见四回一板。

2 地质构造及瓦斯赋存

2.1 地质构造

地质构造对瓦斯赋存影响较大，一方面造成瓦斯分布不均衡，另一方面形成了瓦斯赋存或瓦斯排放的有利条件。不同类型的构造形迹，地质构造的不同部位、不同力学性质和封闭情况，形成不同的瓦斯赋存条件。

2.2 瓦斯赋存

瓦斯是地质作用的产物，瓦斯的形成和保存、运移和富集与地质条件关系密切。煤层内的瓦斯含量、瓦斯压力和地应力随地质构造复杂程度的不同存在着较大的差异，瓦斯赋存条件和分布区域的主要地质因素。

（1）煤层埋藏深度。当煤层瓦斯赋存封闭条件好的前提下埋藏深度增大时，瓦斯一定深度范围内，煤层瓦斯含量亦随埋藏深度的增大而增加；与煤层埋藏深度呈正比例关系。420采区与410采区比较煤层埋深增加200～300m左右，工作面瓦斯含量增加2 立方米/吨。煤层埋深每100m瓦斯含量增加1立方米/吨。

（2）岩浆活动。岩浆活动对瓦斯赋存影响比较复杂。岩浆侵入含煤岩系或煤层，在岩浆热变质和接触变质的影响下，煤的变质程度升高，瓦斯生成量和吸附能力增大。在缺少隔气盖层或封闭条件不好时，岩浆的高温作用可以强化煤层瓦斯排放，使煤层瓦斯含量减小。岩浆岩体有时会使煤层局部被覆盖或封闭，形成隔气盖层.总体分析,岩浆侵入煤层有利于瓦斯生成和保存的现象较为普遍。

4层煤大部分受火成岩侵蚀，在侵蚀过程中形成大量的瓦斯，又因为4煤层围岩封闭性好，火成岩本身致密，孔隙性差，大量的瓦斯被包围在未被侵蚀的煤层中，被煤层吸收。423切眼处为火成岩侵蚀的边界，瓦斯含量高。

（3）围岩条件。煤层围岩是指包括煤层直接顶、老顶和直接底板等在内的一定厚度范围的煤层顶底岩层。煤层围岩对瓦斯赋存的影响，取决于它的隔气和透气性能。

4层煤顶板为一层灰岩, 灰岩上覆为6～10m厚的页岩，直接底为砂质页岩，致密,封闭性好,利于瓦斯的保存。这也是423回采工作面瓦斯含量高的原因之一。

（4）煤变质程度。瓦斯在煤岩层有两种存在状态，即游离态和吸附状态。煤中赋存状态以吸附状态最多，约占煤中瓦斯总量的70%～95%。吸附能力取决于煤的孔隙率、变质程度以及外界温度和压力。

在煤的变质过程中，地压作用使煤的孔隙率减小，煤质渐趋致密。随着煤的先一步变质，在高温、高压作用下，煤体内部因干馏作用而生成许多微孔隙，面积达到最大，瓦斯在煤中的吸附能力最强。不同变质程度的煤，在区域分布上常呈带状分布，形成不同的变质带，这种变质分带在一定程度上控制着瓦斯的赋存和区域性分布。

4煤层孔隙与裂隙较为发育，变质程度高，所以煤层对瓦斯的吸附能力强。煤层中赋存的瓦斯较高。

3 瓦斯的治理

4煤层为高瓦斯威胁煤层，按照《防治煤与瓦斯突出细则》相关规定，根据煤层的采高，制定特殊回采施工方案。工作面回采时，采用“工作面超前打炮眼预排瓦斯”的措施，回采工作面工艺流程：由原来的打眼--装药--放炮--装煤—移溜—支柱—放顶。调整为装药--放炮--装煤--打眼--移溜—支柱—放顶。留出6小时的时间，用来瓦斯释放及卸压。地质构造复杂区域高瓦斯煤层的瓦斯治理工作，必须高度重视，组织管理要全面，技术措施要严密，职责要落实，现场严格执行“有瓦斯必疏，有瓦斯必排，预防为先”的原则，确保在安全的前提下，完成地质构造复杂区域高瓦斯煤层的采煤工作。

4 结语

在深井瓦斯地质构造复杂区域进行回采时，要根据区域地质特征利用瓦斯的赋存规律，采取有效地治理瓦斯措施，解决回采工作面的瓦斯超限，防止造成瓦斯重大事故，确保矿井安全生产。