小河嘴礦薄煤層瓦斯地質及瓦斯賦存規(guī)律

甘業(yè)忠

（四川達竹煤電（集團）有限責任公司小河嘴煤礦，四川 達州 635000）

小河嘴煤礦位于四川省達州市達川區(qū)南外鎮(zhèn)高巖村，行政區(qū)劃屬達川區(qū)南外鎮(zhèn)管轄，為四川省煤炭產(chǎn)業(yè)集團所屬的國有重點煤礦之一，已形成300kt/a的實際生產(chǎn)能力。井田范圍由21個座標圈定，井田位于中山背斜北部傾末端，南以16號勘探線與斌郎煤礦為界，北至擴大區(qū)1號勘探線為界，東西以儲量深部－200m標高為界。南北走向長12.5km，東西寬3km，井田面積15.9415km2。開采深度355～555m，井田范圍內(nèi)準許開采煤層有須家河組第6段（T3XJ6）中的24、23、22、21、18、內(nèi)連煤層；須家河組第5段（T3XJ5）中的14、12煤層，共8層煤，現(xiàn)目前只開采22、21煤層。本文主要介紹小河嘴礦薄煤層的瓦斯地質及瓦斯賦存規(guī)律。

1 礦井瓦斯情況

2012年瓦斯等級鑒定，礦井絕對瓦斯涌出量為33.52m3/min（其中抽放標況純量為12.64m3/min），相對瓦斯涌出量74.59m3/t，屬于高瓦斯礦井。

2 目前主采煤層瓦斯參數(shù)的測定

（1）礦井瓦斯壓力0.5～0.6MPa，瓦斯含量5 m3/t。吸附瓦斯95～97%。測定方法：解吸法、煤層樣等溫吸附實驗、WP-1型瓦斯含量快速測定儀。

（2）工作面放炮后，回風瓦斯的80%以上來至后方采空區(qū)，瓦斯量可升為3m3/min，風尾巷瓦斯容易超限。

（3）少掘或不掘巖石巷道，包括取消尾排巷道。K21和K22不宜聯(lián)合布置。

（4）煤塊瓦斯涌出強度?；夭晒ぷ髅姹涿簤K瓦斯符合負指數(shù)關系曲線，表達式為：

K22煤層：qt=35.2132 e?0.2058(1+t)

K21煤層：qt=24.8404 e?0.2975(1+t)

其中，qt：煤塊瓦斯涌出強度，mL/(kg·min)；t：時間，min。

（5）孔壁（煤壁面）瓦斯涌出強度：

q=1.4431e?0.3489(1+t)

t

qt：孔壁（煤壁面）瓦斯涌出強度，L/(m2·min)。

（6）煤層透氣性系數(shù)在2.23～50.31m2/(MPa2·d)之間，巷道煤壁面經(jīng)18到38天時，瓦斯涌出強度為0.71～1.39m3/(m2·d)。炮后工作面內(nèi)瓦斯，以落煤塊瓦斯為主。

（7）煤層吸咐瓦斯常數(shù)。2003年煤炭科學總院重慶分院對礦井提供的煤樣吸咐瓦斯常數(shù)進行了實驗測定，如表1。

表1 煤樣吸咐瓦斯常數(shù)表

（8）2006年瓦斯參數(shù)的測定結果。礦井2006年與煤炭科學總院重慶分院合作進行了瓦斯基本參數(shù)的測定，測定情況如下。

402采區(qū)K21煤層在+100～±0m標高范圍的瓦斯含量為3.44～4m3/t，K22煤層在+100～±0m標高范圍的瓦斯含量為3.85～4.42m3/t；201采區(qū)K21、K22、K24煤層在±0m水平的瓦斯含量分別為4.53m3/t、3.58m3/t、4.18m3/t。

402采區(qū)K21、K22煤層在+100～±0m水平范圍的綜合瓦斯壓力為0.35～0.42MPa；201采區(qū)K21、K22煤層在±0m水平的綜合瓦斯壓力為0.39MPa。

402采區(qū)K21、K22煤層的透氣性系數(shù)小于0.88m2/MPa2·d；201采區(qū)K21、K22煤層透氣性系數(shù)小于 0.83m2/MPa2·d。

402采區(qū)K21、K22煤層鉆孔瓦斯流量的衰減系數(shù)大于0.41d-1；201采區(qū)K21、K22煤層鉆孔瓦斯流量的衰減系數(shù)大于0.38d-1。

3 采掘工作面的瓦斯涌出情況

采用分源法及統(tǒng)計分析法，預測礦井采掘工作面的瓦斯涌出量。

（1）巖巷掘進工作面的瓦斯涌出量一般為0.1～0.3m3/min，在井田中山背斜軸部須家河組第6段第1帶（T ）砂巖層掘進時，瓦斯的涌出量一般為0.5～0.8m/mi

n，局部達2～3m3/min，最大時達8m3/min。

（2）K24、K22、K21薄及極薄煤層煤巷的掘進工作面的瓦斯涌出量分別為0.27～0.63m3/min、0.2～0.56m3/min、0.2～ 0.68m3/min。

（3）K24、K22、K21薄及極薄煤層采煤工作面的正常瓦斯涌出量分別為0.7～0.8m3/min、0.7～0.95m3/min、0.7～0.9m3/min，上隅角存在局部瓦斯超限現(xiàn)象。

4 瓦斯地質分布規(guī)律

礦井瓦斯分布規(guī)律：礦井的極薄、極近距離煤層瓦斯不大，但鄰近砂巖含瓦斯，且儲蓋條件好，易向中山背斜軸部儲集，衰減很慢，可出現(xiàn)裂隙噴瓦斯象征。

礦井中山背斜T3xj6-1段砂巖中存在裂隙瓦斯，在該巖層掘進中，曾多次出現(xiàn)過異常的瓦斯涌出。2005年9月24日402采區(qū)+60石門在T3xj6-1段砂巖中掘進時發(fā)生了異常瓦斯涌出，工作面放炮后，位于磧頭左側頂板的一裂隙噴水射程達1m左右，半小時后裂隙水射程達6m左右；同時工作面的瓦斯?jié)舛人查g達到2.17%，回風流瓦斯?jié)舛葹?.6%，瓦斯涌出量逐漸增大，最后穩(wěn)定在8.4m3/min，并伴有臭雞蛋氣味。礦井裂隙的瓦斯突然大量涌出，造成402采區(qū)+60石門及其回風流、402采區(qū)回風流的瓦斯超限。

5 瓦斯涌出的特征

井田主構造為背斜構造，在背斜的形成過程中，瓦斯逐漸向背斜軸部儲集，瓦斯儲集于軸部煤層及煤層頂、底板巖層中。在開采中表現(xiàn)為：掘進軸部巷道時，時常出現(xiàn)裂隙瓦斯噴出，處于背斜軸部的采煤工作面的風尾巷（“U”型通風時）時有瓦斯超限的情況發(fā)生，工作面及工作面回風巷瓦斯較為正常，-121采區(qū)屬下山開采，瓦斯涌出量有所上升。

6 礦井瓦斯的主要來源

礦井瓦斯主要來源于煤層，礦井瓦斯涌出受采煤工作面回采的影響，在采空區(qū)上下形成大量的裂隙而滲入巷道，涌出量較大的主要集中在回采區(qū)；還有部分是因受礦井通風設施（密閉）的影響，使井下瓦斯從已采區(qū)的密閉及停掘工作面密閉中滲出。礦井生產(chǎn)過程中，瓦斯涌出極不均衡，總的情況是礦井中山背斜軸部瓦斯涌出量相對較大一些。現(xiàn)開采的K22煤層比K21煤層瓦斯涌出量相對較大。隨著開采深度的增加和開采范圍的擴大，瓦斯涌出量呈明顯上升的趨勢，在開拓準備101、201、402采區(qū)過程中，均出現(xiàn)過裂隙瓦斯。

7 瓦斯抽采的情況

礦井建立地面瓦斯固定抽采系統(tǒng)2BE1303-0瓦斯抽放泵2套（1臺運行、1臺備用）及KJ73N瓦斯抽采獨立監(jiān)控系統(tǒng)1套（9個監(jiān)控測點）?，F(xiàn)礦井配備了ZY-1250型鉆機5臺，ZDY-1900S型2臺，KFB-B（2.4MP）封孔泵6臺，注漿機1臺，2BE1-303-0型水環(huán)式真空泵2臺，2臺IS100-65-250A型單級清水泵。地面瓦斯固定抽采系統(tǒng)于2010年5月投入運行，到2012年12月底已抽放1418萬m3瓦斯、管路安裝15000 m、鉆孔施工進尺83000m。平均抽采濃度30%～35%，礦井瓦斯抽采率為34.2%～40.88%，抽采瓦斯純量為8～11m3/min。

礦井配備工程技術人員2人，負責井下瓦斯抽采業(yè)務的技術管理和現(xiàn)場管理。抽采泵站的司機4人，負責抽采泵的正常運行和記錄各種運行參數(shù)。井下打鉆施工人員6人，負責井下瓦斯抽采鉆孔的施工和其它鉆探施工。管線工程施工、維修人員4人，負責瓦斯管線及抽采系統(tǒng)各種設施的安設、維修、調(diào)整、更換等。檢測人員2人，負責對礦井抽采系統(tǒng)、鉆場、管線、主要設備、設施的日常檢查和抽采系統(tǒng)的測試、調(diào)整、試驗，數(shù)據(jù)、資料的記錄和整理等安全技術性的管理工作。