高瓦斯厚煤層井筒揭煤突出危險性預測

郭魏虎

（陜西彬長礦業集團有限公司，陜西 咸陽 7123602）

引言

小莊井田位于陜西省咸陽市彬縣、長武縣一帶的彬長礦區中部，煤礦設計生產能力6Mt/a，礦井為高瓦斯礦井。煤層厚度一般在20m左右，所揭煤層為4#煤，結構簡單，井田水文地質勘探類型屬以裂隙充水為主，水文地質條件簡單類型，即“二類一型”。

小莊煤礦主井、副井已經于2010年10月成功進行了揭煤工作。在整個揭煤過程中發現局部地區瓦斯較大，同時通過地質資料可以發現小莊煤礦二號副立井、回風立井處于高瓦斯地區，同時煤層含水比較多，使得井筒揭煤區域的瓦斯參數的準確測定以及井筒揭煤瓦斯防治工作增加了困難。高瓦斯易自燃厚煤層條件下井筒揭煤防突技術的影響在全國也少有研究，為徹底消除井筒揭煤瓦斯危險，因此有必要針對小莊煤礦二號副立井、回風立井揭穿4#煤層突出危險性預測進行研究，保證礦井安全、順利揭開煤層，同時為小莊礦井后續瓦斯治理提供技術依據。

表14#煤煤層突出危險性指標值

1 煤與瓦斯預測依據

綜合作用假說能夠全面說明煤與瓦斯突出機理，故用其作為預測的理論基礎。不同的預測范圍有其側重點，作為區域性預測，把瓦斯地質動力因素、現場測定瓦斯壓力和實驗室測定煤的突出傾向性參數、采掘集中應力等作為判斷突出危險性和劃分突出危險性的主要手段。在工作面預測方面，把當時當地的地應力、瓦斯與煤（巖）物理力學性質的分布狀態作為判斷依據。

2 煤與瓦斯突出預測指標

2.1 單項指標法。在國內，單項指標法考慮的預測指標有煤的破壞類型、瓦斯放散初速度ΔP、煤的堅固性系數f和煤層瓦斯壓力p。其核心技術在于各項指標的測定，數值的大小直接決定著煤層是否具有突出危險性。各項指標的臨界值應根據彬長礦區實際測定數據的平均經驗值來確定，如無實測資料可參考《防治煤與瓦斯突出規定》第十三條。

2.2 綜合指標D K法。采用綜合指標法來預測煤層的突出危險性，該方法是通過在工作面實際準確測量煤層瓦斯壓力、瓦斯放散初速度，同時在實驗室測定煤體堅固性系數，通過整理計算得出綜合指標D和K值，再與臨界值相比較直接得出煤層是否有突出危險，核心技術在于參數的測定。

2.3 其他預測方法。 其他預測方法有按煤的變質程度預測和煤體變形特征值評價煤層突出危險性。這兩種預測方法對所采煤樣要求比較高，測定內容比較復雜，不能夠在現場實際測定，所以不適合小莊煤礦揭穿4#煤層突出危險性預測。

3 現場應用

我國在石門（井筒）揭煤突出危險性預測時主要采用鉆屑瓦斯解吸指標法、綜合指標法或其他經實驗證實有效的方法。

在小莊煤礦，井筒掘進工作面涌水量較大，無法采用鉆屑指標法和鉆孔瓦斯涌出初速度法進行測試。所以，在現場主要采用瓦斯壓力指標和實驗室測定的煤的瓦斯放散初速度指標（△P）與煤的堅固性系數（f值），再根據綜合指標D值和K值預測煤層的突出危險性。通過綜合多組數據來鑒定煤層突出危險性的大小，測定結果見表1。

只有當D≥0.25和K值（K無煙煤≥20，K其他煤種≥15）同時超過標準時，煤層才具有突出危險。

小莊煤礦二號副立井揭煤區域的4#煤層瓦斯壓力和D值大于臨界值；小莊回風立井只有瓦斯壓力超過臨界值，但是其他指標均不超過臨界值。由于煤層含水，煤質較硬，揭煤區域內煤層賦存穩定構造簡單，小莊煤礦二號副立井及回風立井揭煤區域的4#煤層無突出危險性。但小莊煤礦二號副立井、回風立井煤層埋深較大（618.5m、606m），煤層較厚（10.5m、9.0m），煤層瓦斯壓力及瓦斯含量較大，所以在井筒揭煤施工過程中采取了施工瓦斯排放鉆孔的防治措施，采取安全措施遠距離放炮一次全斷面揭露煤層，未發生煤與瓦斯突出事故，順利安全完成井筒揭煤工作。

結語

本次小莊煤礦井筒揭煤，能提供的實際資料分析不太適合按煤的變質程度后變形特征等方法，適合突出預測方法為單項指標法和綜合指標D與K，通過單項指標法和綜合指標D與K的測定與計算，完全滿足本次井筒揭煤突出預測的要求。

[1]煤礦安全規程[M].煤炭工業出版社，2010.

[2]防治煤與瓦斯突出規定[M].煤炭工業出版社，2009.

[3]煤礦瓦斯災害防治及利用技術手冊[M].煤炭工業出版社，2005.