新建礦井瓦斯突出危險性預測方法

楊海濤++張艷利

摘 要：新河礦井為一在建礦井，所采煤層具有瓦斯含量高和瓦斯壓力的的特點，通過對該礦瓦斯地質(zhì)特征進行分析，對煤層的突出危險性進行了預測，并在實際生產(chǎn)中得到了驗證。為礦井的安全生產(chǎn)提供了保障，并為其他新建礦井煤層突出危險性預測提供了方法和借鑒經(jīng)驗。

關鍵詞：瓦斯地質(zhì)；含量；壓力；突出危險性

1 礦井概況

新河礦井位于焦作煤田深部，處于北東向區(qū)域大斷裂九里山斷層上升盤（下盤），南部緊依近東西向大斷裂鳳凰嶺斷層，本區(qū)基本構造形態(tài)為地層走向大致呈北20～40°，傾向南東，傾角7～14°的單斜構造，伴有中小正斷層多條。

2 本區(qū)瓦斯賦存特征

區(qū)內(nèi)構造決定了該區(qū)瓦斯成分，含量及其運移和分布規(guī)律：

2.1 瓦斯成分、含量及分帶

（1）瓦斯成分和含量。本區(qū)煤層瓦斯成分變化較大，主要由CH4、N2、CO2組成。氮氣（N2）成分較高者分布于F212斷層附近，35和37勘探線–450m以淺。煤層瓦斯含量則具有埋深增加而含量大致增大的趨勢。

（2）瓦斯分帶。根據(jù)瓦斯分帶原則：一般以成分80%為界線，小于80%者為瓦斯風化帶，大于80%者為沼氣帶范圍，本區(qū)瓦斯風化帶大致分布在3702孔周圍，其余地段均為沼氣帶范圍。

2.2 瓦斯地質(zhì)特征

（1）煤層特征。本區(qū)煤層具有較高的瓦斯容量、雄厚的生氣源巖、較高的生氣量和較大的瓦斯吸附容量特征。

（2）煤層埋藏深度對瓦斯賦存的影響。煤層的埋深不僅影響著煤的生氣量，而且影響著煤層氣的儲藏量。

（3）頂?shù)装鍖ν咚沟姆忾]。煤層頂?shù)装鍘r性的差異對瓦斯封閉作用有所不同，本區(qū)煤層頂、底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，透氣性較差，對瓦斯的擴散起封閉、阻隔作用，不利于瓦斯的擴散。

（4）煤與瓦斯突出指標。本區(qū)在地質(zhì)勘探期和基建期間分別對煤與瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的堅固性系數(shù)和煤層瓦斯壓力進行了測試。據(jù)測定參數(shù)分析本區(qū)二1煤層應為臨界突出危險和具突出危險煤層。

（5）瓦斯含量分布及預測研究。根據(jù)測定樣本參數(shù)分析，本井田內(nèi)二1煤層的瓦斯含量隨其埋藏標高變化趨勢見公式1。

y=-0.0223x+8.1107 （公式1）

y：瓦斯含量，單位為m3/t。

x：煤層的埋藏標高，單位為m。

由公式1預計，在本井田內(nèi)，二1煤層（-320～-800m）的瓦斯含量預測在15.25～25.95m3/h之間。

（6）瓦斯壓力及預測研究。根據(jù)測定樣本參數(shù)分析，本井田內(nèi)二1煤層的瓦斯壓力隨其埋藏標高變化趨勢見公式2。

y=-0.0022x+0.2181 （公式2）

y：瓦斯壓力，單位為MPa。

x：煤層的標高，單位為m。

由公式2預計，在本井田內(nèi)，二1煤層（-320～-800m）的瓦斯壓力預測在0.9～2.0MPa之間。

3 煤與瓦斯突出危險性預測

3.1 煤與瓦斯突出危險性參數(shù)測定及統(tǒng)計

根據(jù)本礦井瓦斯含量的預測結(jié)果，該礦井二1煤層瓦斯含量y1隨其標高x1的變化規(guī)律為 y1=-0.0223x1+8.1107，瓦斯壓力y2隨其標高x2的變化規(guī)律為y2=-0.0022x2+0.2181，在本井田內(nèi)二1煤層（-320～-800m）的瓦斯含量預測在15.247～25.951m3/h之間；二1煤層（-320～-800m）的瓦斯壓力預測在0.9～2.0Mpa之間。

3.2 煤與瓦斯區(qū)域突出危險性預測

根據(jù)所測得的瓦斯參數(shù)結(jié)果，在本井田內(nèi)二1煤層（-320～-800m）瓦斯壓力為0.9～2.0MPa，瓦斯含量為15.247～25.951m3/h，超過了臨界值。結(jié)合實際生產(chǎn)中在進行瓦斯區(qū)域治理時在第一揭煤鉆場，12091上、下頂抽巷瓦斯噴孔現(xiàn)象，因此判斷本井田全部為突出危險區(qū)。

4 結(jié)論及建議

4.1 主要結(jié)論

（1）根據(jù)本井田地質(zhì)構造特征分析，煤層瓦斯與斷層的性質(zhì)、落差大小有密切關系，落差大的開放性斷層，使煤層與含水性或透氣性較好的太原組、奧陶系地層和上覆砂巖段對接，從而有利于瓦斯的逸散而出現(xiàn)瓦斯含量低值帶。

（2）煤層頂?shù)装鍘r性的差異對瓦斯封閉作用有所不同，本區(qū)煤層頂、底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，透氣性較差，對瓦斯的擴散起封閉、阻隔作用，不利于瓦斯的擴散。

（3）根據(jù)已測定的瓦斯參數(shù)，開采的二1煤層屬于煤與瓦斯突出煤層。

4.2 主要建議

（1）該礦井構造條件復雜，均為臨界突出危險和突出危險區(qū)，故開采過程中應加強瓦斯地質(zhì)工作，掌握瓦斯規(guī)律、提前瓦斯抽放、加強通風管理和瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測工作等，以保證礦井安全生產(chǎn)。

（2）礦井煤與瓦斯突出礦井，在構造應力集中部位和松軟煤地帶，加強瓦斯防治工作。

（3）瓦斯賦存是不均衡的，要首先掌握瓦斯的富集規(guī)律，劃定富集區(qū)，把瓦斯富集區(qū)、構造應力集中部位、松軟煤分層發(fā)育地帶作為重點防治范圍。

（4）建立地面抽放站，開采過程中要堅持先探后掘、先抽后采的原則。

作者簡介：楊海濤（1979-），男，河南焦作人，助理工程師，2010年畢業(yè)于河南理工大學地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)從事物探、水文地質(zhì)工作。endprint