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酸刺沟矿区煤炭资源丰富,采煤工艺先进,随着矿井开采深度的加深,综采工作面上隅角瓦斯浓度频繁超限,以致出现局部断电停产情况,考虑到矿井的安全生产及采区的合理通风,开展矿区瓦斯综合治理技术研究刻不容缓。基于煤层瓦斯研究基础理论,结合煤层气勘探开发经验,通过引入对应研究思路及新型测试技术,在低瓦斯矿区煤层瓦斯参数测定、煤层瓦斯分布特征、煤层瓦斯涌出规律、矿井瓦斯涌出量预测及工作面上隅角瓦斯综合治理技术研究上,取得了一定的经验和成果。
在煤层瓦斯参数测定研究上,为搞清酸刺沟井田煤层瓦斯含量分布规律,布置地面及井下巷道取芯钻孔采取瓦斯含量测试样品,利用直接法实测获得煤层瓦斯含量数据。其中地面获取样品测试数据:4#煤层瓦斯含气量在2.26m3/t-2.48m3/t之间;6#煤层瓦斯含气量在2.44m3/t-2.71m3/t之间;9#煤层瓦斯含气量2.60m3/t-2.74m3/t之间;井下获取样品测试数据:6#上煤层瓦斯含量在1.29m3/t-2.45m3/t之间;煤层顶板瓦斯含量在0.28m3/t-1.58m3/t之间;煤层底板瓦斯含量在0.53m3/t-1.15m3/t之间,矿区煤层瓦斯含量整体较低。瓦斯浓度范围14.43%-18.34%,平均为17.27%,煤层位于瓦斯风化带之内。
在煤层瓦斯赋存规律研究上,通过对瓦斯含量数据和井田地质因素的综合分析,认为煤层埋藏深度是影响酸刺沟井田煤层瓦斯赋存的主控因素,酸刺沟井田6#上煤层瓦斯含量与煤层埋藏深度之间遵循y=0.0028x+1.3827的线性关系。井田6#上煤层埋深由东部200m向西加深至550m,总体呈现东西分带的格局。考虑煤层埋深对瓦斯含量的控制作用,酸刺沟井田6#上煤层瓦斯含量有由东部首采区2m3/t向西部未采区逐步增加至3m3/t左右的趋势。
在煤层瓦斯涌出规律研究上,酸刺沟矿6#上107综掘工作面煤壁煤层瓦斯初始涌出强度为q0=10.53×10-5m3/min·m2,落煤瓦斯涌出强度为0;酸刺沟矿6#上105综采工作面煤壁煤层瓦斯初始涌出强度为q0=108.14×10-5m3/min·m2,落煤瓦斯涌出强度为0。酸刺沟矿回采工作面运输及回风巷道煤壁、回采工作面采落煤块及开采层本身丢煤均不向采掘空间涌出煤层瓦斯,因此,酸刺沟矿回采工作面煤层瓦斯涌出来源主要有回采工作面煤壁的煤层瓦斯涌出及卸压邻近层煤层瓦斯涌出。
在矿井瓦斯涌出量预测研究上,利用酸刺沟矿井瓦斯参数的测定数据,采用分源预测法对矿井瓦斯涌出量进行预测,得出矿井回采工作面、掘进工作面、生产采区及矿井的瓦斯涌出量预测数据,为矿井通风设计提供科学依据。酸刺沟矿生产达到设计产量时,4#煤采区日产量15000t,采区相对瓦斯涌出量0.40m3/t;6#上煤采区日产量21363t,采区相对涌出量1.09m3/t;矿井相对瓦斯涌出量0.89m3/t,绝对瓦斯涌出量22.43m3/min,属于低瓦斯矿井。
在综采工作面上隅角瓦斯超限综合治理上,一、建议矿方采取尾巷排放法或回风巷埋管抽采法治理回风隅角煤层瓦斯超限问题。二、加强通风系统的优化与管理,在设计上优先采用有利于煤层瓦斯管理的通风方式。优化通风网络,提高设施质量和有效风量率,加强通风巷道、通风设施的管理,使通风系统稳定;三、加强综采工作面上隅角煤层瓦斯管理。四、加强采空区密闭提高采空区的气密性,保持必要的煤层瓦斯抽采浓度,防止采空区遗煤因漏气进氧而自燃发火。