趙莊礦一盤區(qū)2號(hào)和8號(hào)煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性研究

馬偉杰

（晉城煤業(yè)集團(tuán)趙莊煤業(yè)，山西晉城 046000）

趙莊礦一盤區(qū)2號(hào)和8號(hào)煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性研究

馬偉杰

（晉城煤業(yè)集團(tuán)趙莊煤業(yè)，山西晉城 046000）

針對(duì)趙莊煤礦一盤區(qū)2號(hào)和8號(hào)煤層的突出危險(xiǎn)性的具體情況，通過測(cè)定煤層瓦斯壓力、煤層原始瓦斯含量、瓦斯吸附常數(shù)、孔隙率、堅(jiān)固性系數(shù)和瓦斯放散初速度研究一盤區(qū)瓦斯賦存分布規(guī)律，對(duì)煤層突出危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估分析，得出2號(hào)和8號(hào)煤層單項(xiàng)指標(biāo)部分指標(biāo)未達(dá)到或者超過臨界值，瓦斯壓力和瓦斯含量均未超過臨界值。

煤層瓦斯；突出；瓦斯基本參數(shù)

煤層瓦斯是煤層中可燃?xì)怏w，主要成分是瓦斯。我國煤田經(jīng)常發(fā)生瓦斯爆炸，給勞動(dòng)人民的生命健康和財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。隨著煤礦開采范圍和強(qiáng)度越來越大，煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性也隨之增加，及時(shí)測(cè)定瓦斯基本參數(shù)，對(duì)礦區(qū)有效防治煤與瓦斯突出具有重要意義[1]。

1 礦井概況

趙莊井田位于沁水煤田東南部，礦井采用機(jī)械抽出式通風(fēng)，采用分區(qū)式通風(fēng)系統(tǒng)，服務(wù)范圍為一、三、五盤區(qū)。趙莊煤礦瓦斯賦存明顯存在區(qū)域性差異，整體上看煤層透氣性普遍較差，衰減普遍較快，礦井瓦斯抽采的難度大。瓦斯賦存極不均衡，瓦斯含量高的區(qū)域達(dá)到21m3/t，低的區(qū)域在4m3/t以下。目前生產(chǎn)的一、三、五盤區(qū)中瓦斯含量從高到低分布，本試驗(yàn)所在的一盤區(qū)瓦斯含量最高，瓦斯含量達(dá)到12m3/t以上。

2 研究內(nèi)容

2.1 一盤區(qū)瓦斯賦存分布規(guī)律分析

2.1.1 瓦斯含量賦存規(guī)律分析

根據(jù)一盤區(qū)煤層瓦斯含量測(cè)試結(jié)果，測(cè)試了7個(gè)2號(hào)煤層瓦斯含量，如表1所示。

結(jié)合測(cè)試結(jié)果，一盤區(qū)2號(hào)煤層瓦斯含量分布范圍為5.01～7.65m3/t。一盤區(qū)2號(hào)煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系散點(diǎn)圖，見圖1。

2.1.2 瓦斯壓力分布狀況分析

根據(jù)瓦斯壓力測(cè)試結(jié)果，一盤區(qū)2號(hào)煤層原始瓦斯壓力分布為0.13～0.45 MPa。

煤層瓦斯含量與瓦斯壓力的關(guān)系郎格繆爾方程式，存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以根據(jù)煤層瓦斯含量確定相應(yīng)的煤層瓦斯壓力[2]。一盤區(qū)2號(hào)煤層瓦斯含量范圍5.01m3/t～7.65m3/t，那么，瓦斯壓力分布范圍測(cè)算為0.12 MPa～0.30 MPa。結(jié)合瓦斯壓力測(cè)試結(jié)果，確定一盤區(qū)2號(hào)煤層相對(duì)瓦斯壓力分布范圍為0.12 MPa～0.45 MPa。

2.2 一盤區(qū)8號(hào)煤層瓦斯賦存分布規(guī)律

2.2.1 瓦斯含量賦存規(guī)律分析

根據(jù)一盤區(qū)煤層瓦斯含量測(cè)試結(jié)果，測(cè)試4個(gè)8號(hào)煤層瓦斯含量。8號(hào)煤層瓦斯含量測(cè)試結(jié)果，如表2所示。

結(jié)合測(cè)試結(jié)果，一盤區(qū)8號(hào)煤層瓦斯含量分布范圍為3.99～7.94m3/t。一盤區(qū)8號(hào)煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系散點(diǎn)圖，見圖2。

2.2.2 瓦斯壓力分布狀況分析

根據(jù)瓦斯壓力測(cè)試結(jié)果，一盤區(qū)8號(hào)煤層原始瓦斯壓力分布為0.15～0.30 MPa。

煤層瓦斯含量與瓦斯壓力的關(guān)系郎格繆爾方程式，存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以根據(jù)煤層瓦斯含量確定相應(yīng)的煤層瓦斯壓力。一盤區(qū)8號(hào)煤層瓦斯含量分布范圍3.99～7.94m3/t，瓦斯壓力分布范圍測(cè)算為0.10～0.30 MPa。結(jié)合瓦斯壓力測(cè)試結(jié)果，確定一盤區(qū)8號(hào)煤層相對(duì)瓦斯壓力分布范圍為0.10～ 0.50 MPa。

3 研究結(jié)果

通過研究方案的分析結(jié)果進(jìn)行煤層突出危險(xiǎn)性評(píng)估。

3.1 一盤區(qū)2號(hào)煤層突出危險(xiǎn)性評(píng)估

1）煤的破壞類型:據(jù)前述分析結(jié)果，2號(hào)煤層厚度0.14m～1.76m，破壞類型屬于Ⅲ類、Ⅳ類破壞煤[3]。

2）瓦斯放散初速度指標(biāo)ΔP:據(jù)測(cè)試結(jié)果，一盤區(qū)2號(hào)煤層瓦斯放散初速度ΔP為4～14。

3）煤的堅(jiān)固性系數(shù)f:據(jù)測(cè)試結(jié)果，一盤區(qū)2號(hào)煤層煤的堅(jiān)固性系數(shù)為0.38～0.57。

4）煤層瓦斯壓力P:據(jù)前述，一盤區(qū)2號(hào)煤層相對(duì)瓦斯壓力分布范圍0.12 MPa～0.45 MPa。

5）煤層瓦斯含量W:據(jù)前述，一盤區(qū)2號(hào)煤層瓦斯含量分布范圍為5.01m3/t～7.65m3/t。

據(jù)調(diào)查，趙莊煤礦周圍礦井為瓦斯礦井或高瓦斯礦井，礦井所屬礦區(qū)未發(fā)生過2號(hào)煤層煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象或事故。

按照煤層突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合評(píng)價(jià)參數(shù)，對(duì)一盤區(qū)范圍內(nèi)2號(hào)煤層突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)如下：煤的破壞類型屬于Ⅲ類、Ⅳ類破壞煤；煤層瓦斯放散初速度（ΔP）4～14，一部分超過了規(guī)定相應(yīng)臨界值10；測(cè)試5個(gè)煤的堅(jiān)固性系數(shù)為0.38～ 0.57，3個(gè)未超過規(guī)定的相應(yīng)臨界值0.5，但有2個(gè)達(dá)到或超過；煤層相對(duì)瓦斯壓力分布范圍0.12 MPa～0.45 MPa，未超過臨界值0.74 MPa；煤層瓦斯含量分布范圍為5.01m3/t～7.65m3/t，未超過臨界值8.00m3/t。

按照煤層區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)單項(xiàng)指標(biāo)及其臨界值，部分指標(biāo)未達(dá)到或者超過要求的臨界值，因此，評(píng)估一盤區(qū)2號(hào)煤層為無突出危險(xiǎn)區(qū)[4]。

3.2 一盤區(qū)8號(hào)煤層突出危險(xiǎn)性評(píng)估

1）煤的破壞類型：據(jù)前述分析結(jié)果，8號(hào)煤層厚度0～2.55m，平均厚度0.86m，破壞類型屬于Ⅱ類-Ⅳ類破壞煤。

2）瓦斯放散初速度指標(biāo)ΔP：據(jù)測(cè)試結(jié)果，一盤區(qū)8號(hào)煤層瓦斯放散初速度ΔP為6.3～10.2。

3）煤的堅(jiān)固性系數(shù)f：據(jù)測(cè)試結(jié)果，一盤區(qū)8號(hào)煤層煤的堅(jiān)固性系數(shù)為0.29～1.21。

4）煤層瓦斯壓力P：據(jù)前述，一盤區(qū)8號(hào)煤層相對(duì)瓦斯壓力分布范圍0.10 MPa～0.50 MPa。

5）煤層瓦斯含量W：據(jù)前述，一盤區(qū)8號(hào)煤層瓦斯含量分布范圍為3.99m3/t～7.94m3/t。

據(jù)調(diào)查，趙莊煤礦周圍礦井為瓦斯礦井或高瓦斯礦井，礦井所屬礦區(qū)未發(fā)生過8號(hào)煤層煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象或事故。

按照煤層突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合評(píng)價(jià)參數(shù)，對(duì)一盤區(qū)范圍內(nèi)8號(hào)煤層突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)如下：煤的破壞類型屬于Ⅱ類-Ⅳ類破壞煤；煤層瓦斯放散初速度ΔP 6.3～10.2，一部分超過了規(guī)定的相應(yīng)臨界值10；測(cè)試5個(gè)煤的堅(jiān)固性系數(shù)為0.29～ 1.21，2個(gè)未超過規(guī)定的相應(yīng)臨界值0.5，但有3個(gè)超過；煤層相對(duì)瓦斯壓力分布范圍0.10 MPa～0.50 MPa，未超過臨界值0.74 MPa；煤層瓦斯含量分布范圍為3.99m3/t～7.94m3/t，未超過臨界值8.00m3/t。

按照煤層區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)單項(xiàng)指標(biāo)及其臨界值，部分指標(biāo)未達(dá)到或者超過要求所列的臨界值；因此，評(píng)估一盤區(qū)8號(hào)煤層為無突出危險(xiǎn)區(qū)。

4 結(jié)論與建議

通過測(cè)試一盤區(qū)2號(hào)和8號(hào)煤層瓦斯基本參數(shù)，分析了瓦斯賦存分布規(guī)律，結(jié)果表明：

一盤區(qū)2號(hào)煤層為無突出危險(xiǎn)區(qū)，一盤區(qū)8號(hào)煤層為無突出危險(xiǎn)區(qū)。

鑒于煤與瓦斯突出的復(fù)雜性，以及煤層瓦斯賦存的不均衡性，建議趙莊煤礦開始進(jìn)行一盤區(qū)2號(hào)或8號(hào)煤層開拓開采時(shí)，不斷進(jìn)行瓦斯基本參數(shù)測(cè)試，驗(yàn)證本次評(píng)估結(jié)果，并按《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》（2009年）等有關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行修訂和管理。

[1]謝雄剛,余照陽.永盛煤礦南井主采煤層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性評(píng)估[J].煤礦安全,2012(8):133-135.

[2]韓穎,張飛燕,郭健卿,陳新明.趙固二礦瓦斯賦存特征及突出危險(xiǎn)性[J].煤礦安全,2009(4):67-70.

[3]防治煤與瓦斯突出規(guī)定[J].勞動(dòng)保護(hù),2009(8):115-125.

[4]沐俊衛(wèi),周宗勇,王海鋒.煤與瓦斯突出煤層瓦斯賦存規(guī)律及應(yīng)用研究[J].煤,2009(12):8-10,16.

[5]冀托.煤與瓦斯突出鑒定方法的理論研究[D].焦作：河南理工大學(xué),2012.

Study on Outburst Dangerousness of Coal-bed Methane in No.2 and No.8 Seams in Panel 1 in Zhaozhuang Mine

MA Weijie
(Zhaozhuang Coal Co.,Ltd.,Jincheng Coal Group,Jincheng 046000,China)

For dangerousness of gas outburst of No.2 and No.8 coal seam in Panel 1 in Zhaozhuangmine,the gas occurrence distribution was studied and the dangerousness of outburst was evaluated bymeasuring gas pressure,original gas content,gas absorption constant,porosity,solid coefficient,and initial speed of diffusion.The results showed that each single index did not reach or surpass the critical value.In addition,the gas pressure and content both did not surpass the critical value.

coal-bedmethane;outburst;basic parameters ofgas

TD712+.15

A

1672-5050（2015）05-0020-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.008

（編輯：劉新光）

2015-06-24

馬偉杰（1984-），男，山西晉城人，大學(xué)本科，助理工程師，從事煤炭采礦安全技術(shù)工作。