吳殿文

（晉能控股集團(tuán)白洞礦業(yè)公司山西大同037003）

關(guān)鍵字：煤柱回收;瓦斯;治理

1 引言

煤峪口礦是一個(gè)具有開(kāi)采百年歷史的老礦，隨著開(kāi)采資源的不斷枯竭，礦井開(kāi)采地點(diǎn)逐漸向盤區(qū)煤柱、邊角煤方向發(fā)展。11-12#合并層412盤區(qū)于1999年10月正式回采，2010 年7 月整體封閉，封閉時(shí)，盤區(qū)留有煤柱未回采，煤炭量約48.9萬(wàn)噸，為了減少資源浪費(fèi)、延長(zhǎng)礦井開(kāi)采壽命，煤峪口礦計(jì)劃對(duì)11-12#合并層412盤區(qū)啟封，將剩余煤炭?jī)?chǔ)量采出，盤區(qū)煤柱傾向長(zhǎng)20 m，平均煤厚7.6 m，上覆無(wú)采空區(qū)，開(kāi)采方法為傾斜長(zhǎng)臂式低位放頂煤采煤法。開(kāi)采面臨如下技術(shù)難題：

（1）瓦斯隱患：煤峪口礦412盤區(qū)煤柱位于井田西部邊界，西鄰412盤區(qū)采空區(qū)，東部為81002采空區(qū)，南接礦界煤柱，北部為11-12#合并層410盤區(qū)巷道（已封閉）。2004 年煤峪口礦礦井瓦斯鑒定將412 盤區(qū)定為高瓦斯盤區(qū)，412 盤區(qū)絕對(duì)瓦斯涌出量為20.4 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為12.6 m3/t，工作面回采期間最大絕對(duì)瓦斯涌出量高達(dá)8.4 m3/min。此外，412 盤區(qū)已整體封閉4年，通過(guò)對(duì)412盤區(qū)巷道外漏密閉內(nèi)氣體取樣化驗(yàn)分析：412 東軌閉內(nèi)氣體化驗(yàn)結(jié)果：CH4濃度6.63%，CO2濃度10.46%，O2濃度2.26%；412 西軌閉內(nèi)氣體化驗(yàn)結(jié)果：CH4濃度 7.52%，CO2濃度 9.47%，O2濃度1.91%。

（2）內(nèi)因火災(zāi)隱患：煤層具有自燃傾向性，傾向性質(zhì)為容易自燃，自燃等級(jí)為Ⅰ類，最短自然發(fā)火期32天，煤的自燃點(diǎn)為320～360°。隨著煤柱的回采，及412 采空區(qū)大面積跨落，與地面形成極為復(fù)雜的漏風(fēng)系統(tǒng)。

開(kāi)采412盤區(qū)煤柱存在著兩大“一通三防”重大安全隱患：一是開(kāi)采過(guò)程中，本煤層和采空區(qū)高濃度甲烷將會(huì)涌向采煤工作面，必然導(dǎo)致瓦斯超限事故發(fā)生，如管理不到位更有可能導(dǎo)致瓦斯爆炸事故。嚴(yán)重影響礦井安全生產(chǎn)；二是在回采過(guò)程中，由于采空區(qū)遺煤再燃條件十分充分，采空區(qū)極易出現(xiàn)遺煤自燃，可能導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)因火災(zāi)事故，甚至衍生其它災(zāi)害。因此，對(duì)煤峪口礦412盤區(qū)煤柱開(kāi)采期間“一通三防”隱患防治技術(shù)進(jìn)行研究具有較高的實(shí)用性和參考價(jià)值。

2 隱患分析及治理方案

2.1 安全隱患分析

（1）412盤區(qū)煤柱回采期間瓦斯隱患分析

11#-12#合并層412盤區(qū)煤柱開(kāi)采期間瓦斯來(lái)源主要有兩方面；一是本煤層煤體及采空區(qū)的瓦斯涌出，二是與老采空區(qū)連通后的大量高濃度甲烷涌出。為很好地解決兩種不同形式的瓦斯涌出帶來(lái)的重大安全隱患，必須對(duì)瓦斯治理技術(shù)研究、分析，確保瓦斯隱患得到消除、根治。

（2）412盤區(qū)煤柱回采期間內(nèi)因火災(zāi)隱患分析

在瓦斯抽放過(guò)程中，采空區(qū)內(nèi)的瓦斯氣體被抽出后，導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)形成“負(fù)壓區(qū)”，造成大量的漏風(fēng)。本工作面采空區(qū)與老采空區(qū)以及地面塌通后形成的疊加采空區(qū)，上覆采空區(qū)遺煤發(fā)生二次氧化，及本層采空區(qū)氧化，造成內(nèi)因火災(zāi)的隱患更加嚴(yán)重，因此，必須采取措施對(duì)火災(zāi)隱患進(jìn)行治理。

2.2 治理方案

（1）瓦斯隱患治理方案

在瓦斯防治方面，采用“外錯(cuò)巷道采空區(qū)瓦斯抽放”技術(shù)，利用外錯(cuò)巷道有利條件（在412 盤區(qū)煤柱與老采空區(qū)之間布置）如圖1，通過(guò)改變開(kāi)采過(guò)程中采場(chǎng)氣體流動(dòng)方向，既能將老采空區(qū)的瓦斯抽出，又能將本煤層采空區(qū)產(chǎn)生的瓦斯吸走，起著“一箭雙雕”的作用。

圖1 外錯(cuò)巷道瓦斯抽放示意圖

（2）內(nèi)因火災(zāi)隱患防治方案

對(duì)于412盤區(qū)煤柱的內(nèi)因火災(zāi)隱患情況，采用“復(fù)合”采空區(qū)“埋管式”注氮法，如圖2。由于瓦斯抽放與工作面通風(fēng)所帶來(lái)的本工作面與相鄰采空區(qū)漏風(fēng)現(xiàn)象，造成疊加采空區(qū)內(nèi)因火災(zāi)隱患。通過(guò)采取本層以及相鄰采空區(qū)的注氮，有效解決了內(nèi)因火災(zāi)隱患。

圖2 復(fù)合采空區(qū)“埋管式”注氮示意圖

3 應(yīng)用情況

在412 煤柱開(kāi)采過(guò)程中，利用外錯(cuò)巷道采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)，有效地解決了開(kāi)采期間嚴(yán)重瓦斯隱患，回采期間上隅角甲烷濃度在0.3%以下，工作面甲烷濃度在0.1%以下，瓦斯抽放管路中甲烷濃度在3%左右；采空區(qū)采用連續(xù)性“埋管式”注氮，回采期間上隅角與回風(fēng)流未出現(xiàn)CO氣體。最終將412盤區(qū)煤柱成功采出。

4 效果及結(jié)論

通過(guò)對(duì)高瓦斯盤區(qū)煤柱回收期間安全保障技術(shù)的研究應(yīng)用。即外錯(cuò)巷道采空區(qū)瓦斯抽放法配合“復(fù)合”采空區(qū)埋管式注氮，有效地杜絕了瓦斯及內(nèi)因火災(zāi)事故，保障了井下工作人員的安全，避免了工作面設(shè)備的損失，為礦井安全生產(chǎn)起到了重大作用。同時(shí)開(kāi)采11#-12＃層412盤區(qū)煤柱煤炭36萬(wàn)噸，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益約為450萬(wàn)元，既減少了資源浪費(fèi)、又延長(zhǎng)了礦井開(kāi)采壽命。

相比傳統(tǒng)的瓦斯及火災(zāi)治理方法，本文中提出的“外錯(cuò)巷道采空區(qū)瓦斯抽放”技術(shù)以及“復(fù)合”采空區(qū)“埋管式”注氮法對(duì)于高瓦斯煤炭開(kāi)采具有更好的瓦斯及火災(zāi)治理效果，為我國(guó)的高瓦斯煤礦開(kāi)采提供了一定的理論研究基礎(chǔ)并具有推廣應(yīng)用價(jià)值。