一巷多用在易自燃高瓦斯突出煤层的实践

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1、“一巷多用”在易自燃高瓦斯突出煤层的实践大兴矿曲宝陈志平摘要：大兴煤矿投产以来，一直受瓦斯及煤层自然发火威胁，尤以7煤层最为严重，其严重制约着矿井安全生产。根据采空区“三带”理论，通过科学计算，合理确定顶板道布置参数，并将其应用于S5-709工作面。通过数据分析，得出实施顶板道对于S5-709工作面瓦斯抽采和防治煤层自燃起到了双重作用，效果明显。既提高了瓦斯抽采利用效率，又节省了其他工程投入，安全、经济效果明显，可作为同类条件工作面经验借鉴。关键词：火成岩自然发火顶板瓦斯道一巷多用1试验地点概况大兴煤矿地质构造复杂，火成岩侵入

2、严重。试验地点为S5-709工作面，位于S5-采区中北部，工作面走向长798m，倾斜宽188m，工作面面积150024㎡。工作面布置见图1。图1S5-709综采工作面布置示意图工作面北侧为地表村庄受护范围；东侧为S5-707工作面采空区，有6m煤柱相隔；西侧S5-711工作面采空区；南侧为S5-采区煤柱。工作面上邻近煤层4-2层煤，已回采完，4-2煤层与7-2煤层间距47～65m，一般为56.16m；工作面下邻近煤层9层煤，煤厚1.89m，未采动，9层煤与7-2煤层间距29～40m，一般为33.33m。工作面地表平坦，南高北低

3、，高程在+68～+72m。地表大部为农田地。工作面地表北侧有矿区铁路一条，四家子小河一条及煤层气公司输送管路一条。工作面构造以单斜为主，煤层产状310°∠5～8°。工作面运顺掘至805m时实见F40断层，断层走向为199°，倾向109°，倾角60°，落差3.20m，断层控制可靠。回顺掘至380m处实见一落差0.8m的小断层。估计本工作面内还会有小断层发育，因其落差小，对采煤影响不大。工作面煤层工业牌号为不粘煤和长焰煤，以不粘煤为主，煤层厚1.90～6.95m，由于受火成岩侵入影响，工作面走向北侧和南侧煤厚差异较大。北侧因火成岩

4、侵入煤层中间，使7煤层被火成岩一分为二，上部为7-2上煤层,厚度一般为1.20m左右，大部分为天然焦。下部为7-2煤层，煤层厚度一般为3.56m左右6。南侧煤层较厚，一般为6.00m左右。煤层垂直节理发育，走向近东西向。煤层呈暗黑色、黑色，光泽暗淡。煤层自燃发火期1个月，煤尘爆炸指数43.38%，煤芯煤样灰分13.49～28.92%，发热量为4300～5500cal/g。本面煤层由于受火成岩侵入影响，靠近火成岩体的煤层有焦化现象，煤层灰分增大，发热量减小。从钻孔资料及掘进实见看，该区火成岩侵入比较严重。从火成岩侵入煤层的空间上

5、看，煤层中部及底板都有火成岩侵入，火成岩侵入的平面范围较大。北侧以岩床为主，侵入在煤层中部，南侧有400m左右不规则的侵入体，主要发育于煤层底板。火成岩进入煤层中部，将7-2煤层分为上下两部分。该区火成岩与南一采区、S5-采区西部相连，大面积发育（见平面图），对生产影响较大。本区火成岩侵入的形式以岩床为主，岩墙次之。2灾害分析大兴煤矿投产以来，一直受瓦斯及煤层自然发火威胁，严重制约着矿井的安全生产，尤以7煤层最为严重。经鉴定7煤层为煤与瓦斯突出煤层、自燃倾向性为Ⅰ类容易自燃，开采实践表明煤层具有高瓦斯含量、低透气性、自燃发火期

6、短的致灾特点。2.1致灾因素大兴井田为铁法煤田火成岩活动强烈的地带。侵入岩主要为辉绿岩大面积侵入煤系地层中，对煤系特别是主要煤层影响和破坏较大。岩浆侵入拱起附近的岩体，而形成一系列落差的正断层发育。辉绿岩作用在沉积的煤岩层时，会使煤层移位或使煤岩层的连续性破坏，造成煤层消失、分叉分幅等厚度异常。辉绿岩侵入煤层附近，对煤层进行烘烤产生热变质现象，使煤层变质程度增高，使煤层部分变成弱粘煤或不粘煤，邻近辉绿岩体的煤层部分或全部变成天然焦。由于煤层的不稳定赋存状态，造成采空区内遗煤较多。火成岩侵入区域煤体低温氧化规律趋于复杂化，其对煤

7、体自燃影响较大，使得煤自然发火更为严重。矿井发生的突出地点几乎都位于顶板火成岩覆盖及侵蚀区，突出点附近煤层区域都为热力变质区，煤层瓦斯压力及含量增高、煤体强度降低。同时，岩浆侵入造成构造应力发育。开采中瓦斯涌出量异常增大、突出威胁加重。2.2灾害特点近年来，大兴煤矿生产逐步向高产高效集约化方向发展，开采强度大、围岩影响范围大、采空区遗煤呈现立体分布、漏风强度较大，这些变化使得采空区遗煤自燃危险性增高、瓦斯涌出强度增加。由于高瓦斯涌出与煤的易自燃性在开采期间的双重灾害的压力，使得煤矿的安全生产矛盾越来越突出。煤层自然发火一方面影

8、响矿井生产，导致工作面无法开采，另一方面严重威胁矿井安全，尤其是高瓦斯与煤层自然发火同时存在时，可能引起瓦斯煤尘爆炸，形成重大灾害事故。即瓦斯与自然发火共生灾害已成为威胁矿井安全生产的重要因素。3瓦斯涌出来源分析我们利用工作面初次放顶定量分析瓦斯来源的方法[1]～[2]，对S