兖州矿区虽然均为低瓦斯矿井,瓦斯涌出量小,投产以来没有出现过重大瓦斯事故,但瓦斯隐患或瓦斯涌出异常现象常有出现。如掘进工作面进入第3煤层某些区域的底板砂岩石、尤其是褶曲的脊背部位,或进入较大断层破碎带时,瓦斯涌出量会突然加大(一般最大涌出量为0.25-0.5m3/min),并有时出现瓦斯嘶叫等动力现象;有的沿空掘进工作面与采空区之间的通风均压被破坏,采空区瓦斯涌入掘进工作面,出现瓦斯超限现象;有的回采工作面回风隅角出现瓦斯超限现象等。由此可见,低瓦斯矿井防治瓦斯工作亦不可忽视。 综放工作面产量高,工作面瓦斯涌出量有可能增大;另外综放工作面采空区浮煤多,也会使采空区瓦斯涌出量增大;综放工作面的采高大,采出空间大,采空区大面积顶板冒落有可能将采空区瓦斯突然挤到工作面;兖州矿区的综放工作面均为无煤柱开采,工作面与采空区之间的通风均压状态被破坏,有可能使采空区大量瓦斯涌入工作面等。由以上存在的各种问题可以看出,综放工作面瓦斯治理是一项十分重要的工作。 1、兖矿综放工作面瓦斯涌出特征 我国在综采放顶煤技术方面的研究起步较晚,对综放工作面的瓦斯涌出规律的研究尚处于起步阶段。正确认识综放工作面的瓦斯涌出规律,是寻求合理防治措施的基础。 1.1兖州各矿瓦斯涌出特征 1.1.1瓦斯涌出量低 兖州煤田各矿大部分煤岩层掘进巷道的瓦斯涌出量都很小,当掘进工作面风量在200m3/min左右时,煤巷掘进回风流内瓦斯浓度多在0.1%以下,瓦斯涌出量一般均小于0.3m3/min(由于瓦斯浓度往往接近或低于测量仪器的误差,实际瓦斯量可能还要低);岩巷掘进面回风流内,用光学瓦斯检定器难以测出瓦斯。 到目前为止,即使在瓦斯涌出量较高的采掘工作面,在保证正常风流的状况下,回风流尚未出现瓦斯超限的现象。 1.1.2瓦斯涌出量分布不均 瓦斯涌出相对较高的现象一般发生在受地质构造影响的某些地点,这些地点主要分布在: (1)断裂构造带。应力集中,改变了煤层瓦斯存储和排放的条件,因此可产生明显的瓦斯富集或贫化现象。兖州矿区瓦斯涌出较大的地点多数分布在断层附近。 (2)褶曲构造带。兖州煤田为受侵蚀严重的褶曲,大部分范围内瓦斯都易于逸散,但复式褶皱或紧密褶皱,盖层封闭良好时,瓦斯相对富集。兖州矿区向斜轴部出现瓦斯稍大的现象,如东滩C4、C5向斜轴部,构造应力集中,裂隙发育,有瓦斯聚集。在向斜仰起端系煤层瓦斯流向处,当有条件保存时,瓦斯涌出量也较明显。 (3)当岩巷接近煤层瓦斯富集区,岩层裂隙发育时。 (4)煤层产状变化较大或裂隙密集处。 1.1.3煤岩内瓦斯涌出具有突发性 煤岩内瓦斯富集区的瓦斯涌出,系承压游离瓦斯,具有突发性,但总涌出量不大。当掘进巷道接近小断层或褶曲的裂隙密集带时,游离瓦斯在瓦斯压力作用下,通过裂隙迅速涌向采掘空间,形成一个瓦斯流动场。由于煤岩的渗透性和瓦斯压力梯度不同,不同地点的瓦斯流动场差异很大,煤中大孔(>1000A)、中孔(100-1000A)及裂隙组成了煤的渗透容积。一般这种瓦斯流动的速度与瓦斯压力成正比,与煤岩的渗透性成反比,服从达西定律,而与采掘空间的风流状态关系不大。当瓦斯压力较大、流动速度较高时,可听到裂隙内“嘶嘶”的声音,有水时还会发出“咕咕”的声音,有时甚至将炮眼药卷向外推动。 研究表明,断层带附近沿垂直断层的方向,瓦斯涌出量常有峰值变化,即断层两侧一定范围内瓦斯涌出量有低值区、高值区和正常区之别,某些巷道接近地质构造带时瓦斯增大,进入断层面后瓦斯涌出量反而比较小。 1.2兖州矿区综放工作面瓦斯涌出状况 1.2.1兖州3煤层各综放面瓦斯涌出量均较小,绝对瓦斯涌出量从0.12m3/min到2.71m3/min,一般小于1m3/min。 1.2.2除个别综放面外,兖州综放面瓦斯绝对涌出量一般小于CO2绝对涌出量。CO2绝对涌出量为0.65-3.46 m3/min,一般为瓦斯涌出量的2-10倍。 1.2.3在正常通风条件下,综放面工作空间瓦斯浓度很低,回风隅角是采煤工作面瓦斯浓度最高的地点。回风隅角易发生瓦斯集聚甚至超限,与其风流状况有密切关系。回风隅角是采面后采空区平行漏风的出口,漏风中携带的C氏汇集于此,工作面空间的风流不直接流向隅角,而是以涡流回流的方式流入隅角。因此,采空区瓦斯是隅角瓦斯的主要来源。 2、综放工作面瓦斯防治主要措施 2.1合理确定工作面通风系统和风量 综放工作面的通风系统和风量的确定是工作面瓦斯治理的基础。选定通风系统和风量时,除考虑经济合理外,主要是考虑瓦斯治理、自然发火防治、