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松软低透煤层防突技术研究及应用 王立宝 王高 齐崇俊 季兰忠 张伟 枣庄矿业集团大方绿塘煤矿有限责任公司 摘 要：针对绿塘煤矿主采煤层6中煤层，是低透气性高瓦斯突出煤层，经实践探索研究适合本矿的防突技术，开采保护层，并推广应用，确保了矿井的安全生产。 关键词：松软低透煤层；防突技术；保护层开采；抽采利用。 大方绿塘煤矿是枣庄矿业集团响应国家西部大开发号召和地方提出的“大煤保大电”的战略思路，在云贵高原新建的第一对矿井，位于贵州省大方县西南部，设计生产能力一期60万t/a，二期180万t/a，井田赋存可采和局部可采煤层共7层，采用平硐上、下山开拓方式，矿井一期为中央并列式通风，副平硐进风，中央回风斜井回风，通风方式为抽出式，矿井按具有煤与瓦斯突出矿井设计，地面设瓦斯抽放站。自2006年5月建设以来，为防止煤与瓦斯突出，针对井田内瓦斯地质情况进行研究分析，找出适合本矿的防突方法，并开展了防突治理工作。 1 地质构造及瓦斯赋存状况 1.1 地质构造 绿塘井田在大地构造单元上属上扬子地台（Ⅰ级），上扬子台褶带（Ⅱ级），黔北隆起（Ⅲ级）之南西缘，黔北煤田西侧。区内受北东向构造（华夏系）及东西向构造应力的作用，褶皱及断裂均受其控制影响，区域范围内，发育有落脚河向斜和维新背斜。 井田位于落脚河向斜北西翼，维新背斜东南翼，整体呈一平缓单斜构造，区内北部有次一级褶曲，地层走向北东，倾向南东，地层倾角一般为4-18°，含煤地层浅部地层倾角8-18°，往深部为4-10°。在平面上，南部和北部地层倾角一般为8-18°，中部较缓为4-10°，共发现断层46条，其中落差大于30m的24条，滑坡体4个，以高角度正断层为主，逆断层次之，构造类型为中等复杂程度。 1.2 瓦斯赋存状况 矿井一期主采煤层为6中煤层，煤层平均厚度3.10m，煤层顶、底板为泥质粉砂岩、泥岩；6下煤层为局部可采煤层，平均厚度0.69m，顶、底板为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩；7煤层平均厚度0.99m，大部可采，顶、底板为粉砂岩、细砂岩。6中煤距6下煤层间距平均12.67m，6下煤层距7煤层间距平均11.64m。见图1。 图1 上组煤煤层柱状图 根据资料可知：井田内主要可采煤层的瓦斯平均含量在9.37-16.68mI/g.r之间，全区瓦斯平均含量为13.91mI/g.r。瓦斯梯度：煤层埋藏深度每增加20.11m时，其瓦斯含量增加1mI/g.r。其变化规律为垂向上，同一钻孔煤层瓦斯含量随深度的增加而增长。见6中煤层，纵向上中深部瓦斯含量较高，浅部瓦斯含量较低，经统计计算6中煤层原煤瓦斯含量为4.46-18.28m3/t，平均9.88 m3/t；6下煤层原煤瓦斯含量为4.46-1 3.93 m3/t，平均8.40 m3/t；7煤层原煤瓦斯含量为6.86-10.13 m3/t，平均8.49 m3/t。 6中煤层开采期间各区段掘进工作面瓦斯涌出量，经计算为0.73-6.16 m3/min；采煤工作面正常区域内的瓦斯涌出量，经计算为9.56-24.02 m3/t。 在中央回风斜井石门揭煤过程中，6中煤层埋藏深度为78m，测得6中煤层原始瓦斯压力最大为1.22Mpa，见表1。 表1： 6中煤层瓦斯压力测定参数表 孔号 钻孔直径（mm） 倾角 （0°） 孔深（m） 见煤点（m） 煤层厚度（m） 穿煤层底板厚度（m） 测压时间（天） 瓦斯压力（Mpa） 1 75 89 24.15 19.78 2.81 1.56 16 1.22 2 75 86 24.40 19.96 2.95 1.52 15 0.81 3 75 60 32.16 28.62 2.6 0.94 28 0.56 揭煤后提取煤样对煤与瓦斯突出危险性指标进行测定，见表2。 表2：煤与瓦斯突出危险性指标测定表 煤的坚固性系数（f） 0.38 0.5（临界值） 瓦斯放散初速度（△p） 14.32 10(临界值) 突出危险性区域综合预测指标 37.68 15（无烟煤） 从结果可见，6中煤层瓦斯涌出量较高，并具有煤与瓦斯突出危险性，瓦斯灾害较为严重，因此，需要研究切实可行的瓦斯治理措施，保证矿井安全生产。 2 7煤层保护层开采方案 由于6中煤层顶、底板为泥岩、泥质粉砂岩，透气性差，首采区又受H2滑坡体影响，煤层松软且成粉状，为松软低透突出煤层，在施工瓦斯抽放钻孔时，泥岩遇水膨胀，出现堵孔、塌孔、成孔率低、封孔难度大、抽放效果不明显、成本高。 在揭穿7煤时，7煤顶、底板为泥质砂岩、细砂岩，煤层坚硬，煤层厚度在0.9-1.2m，经研究沿7煤施工，设计开采方案，布置7108工作面，支护方式为锚杆、锚网支护，成本低。在两巷掘进期间，测得最大瓦斯绝对涌出量为1.12m3/min，平均为0.76 m3/min；