急傾斜厚煤層瓦斯涌出量預測研究

閆志恒，劉慧敏

（同煤集團同發東周窯煤業有限公司，山西大同 037002）

急傾斜厚煤層瓦斯涌出量預測研究

閆志恒，劉慧敏

（同煤集團同發東周窯煤業有限公司，山西大同 037002）

通過研究煤層瓦斯貯存及運移規律，并結合礦井歷史資料，利用數學方法和結合實際測量的方法對中大槽煤層進行瓦斯涌出量預測，預測瓦斯涌出量為23.95 m3/t，預測結果基本可靠，為今后煤層瓦斯涌出量預測提供借鑒意義。

瓦斯涌出量；綜釆工作面；單元測量法

大黃山豫新煤業礦井瓦斯地質規律研究表明，其礦井地質規律單一，頂板巖性主要以灰-深灰色粉砂巖為主，裂隙不發育，地層呈厚層狀，煤層厚度為19.67～56.07 m，平均25.12 m為特厚煤層。為瓦斯賦存提供了良好的賦存條件。

本文對貯存及運移規律進行了研究，并利用單元法對礦井綜采工作面的瓦斯涌出進行了預測[1-5]。+735綜放工作面在生產過程中絕對瓦斯涌出量為13.96 m3/min，此時采空區向采面涌出瓦斯為8.56 m3/min，煤壁平均涌出瓦斯為5.4 m3/min，采空區的瓦斯涌出為工作面主要瓦斯來源。通過對礦井歷史資料的借鑒，通過數學方法和結合實際測量的方法對中大槽煤層進行瓦斯涌出量預測瓦斯涌出量為25 m3/t左右，與其礦井鑒定礦井相對瓦斯涌出量為23.95 m3/t，預測結果準確率大于85%，預測結果基本可靠。

1 單元法測定綜放面工作面瓦斯涌出研究

1.1 單元法測定工作面瓦斯涌出的原理

單元法的測定主要是把一個整體氛圍若干個單元來進行分別計算，在+735綜放工作面中，先以煤壁到支架之間看做一個整體進行劃分，以進風巷為開端，先劃分為7個區間段，記為A、B、C、D、E、F、G區間段，見圖1，每一個區間段設定5個測點記為1、2、3、4、5。然后分別對每一個區間段的每一個測點瓦斯涌出量、瓦斯濃度和風量進行測量，然后對每個區間段所測量的數據進行求和，根據所得數據對工作面的瓦斯涌出量及瓦斯濃度進行分析。

圖1 +735綜放工作面區域劃分圖

跟據平衡定律得出每個區段的瓦斯平衡方程、風量平衡方程：

式中：Qi為流入區段的風量，m3/min；Qo為流出區段的風量，m3/min；Qg為從采空區流入本區段的風流，m3/min；qg為從采空區涌入本區段的瓦斯量，m3/min；qf為本區段內煤壁、頂底板及采落煤炭的瓦斯涌出量，m3/min；cg為采空區漏風流中的瓦斯濃度，%；ci為流入本區段風流中的瓦斯濃度，%；co為流出本區段風流中的瓦斯濃度，%。

由上式計算出每個區段中的采空區的漏風量和采空區的瓦斯涌出量以及煤壁、頂底板和采落煤炭工作面總的瓦斯涌出量。

1.2 單元法測定工作面瓦斯涌出的步驟

1）測點分布。首先對+735工作面進行了解，以支架為參照物進行測點分布，大致5個斷面的測點分布在第7、17、27、37、47、57支架，每一個斷面安實際情況在分布5個測點。

2）利用中速表或微速表測定各個測點風速，進行記錄，利用便攜式瓦斯測定儀測量瓦斯濃度，并記錄。

3）根據平衡方程對數據進行處理，計算出每個區間的采空區漏風量、采空區瓦斯涌出量及采煤落煤的瓦斯用死涌出量。

1.3 單元法測定結果

我們在生產班期間，按照上述測定步驟對大黃山礦大傾角厚煤層+735斜切綜放工作面瓦斯濃度和風速（風量）進行了多次測定，測定數據及計算結果，如表1和表2所示。

表1 +735綜放面單元法測定統計表

表2 +735綜放面瓦斯涌出量分段測定法計算表

2 急傾斜厚煤層煤層瓦斯涌出量預測

2.1 礦井瓦斯涌出量預測

按礦井設計生產能力0.60 Mt/a，并以先采上部煤層，后采下部煤層（即下行開采）的原則，預測中大槽和八尺槽煤層開采時的礦井瓦斯涌出量。采用分源法預測中大槽和八尺槽開采時的礦井瓦斯涌出量，根據前面計算所得到的礦井不同埋深的煤層瓦斯含量，分別進行中大槽和八尺槽煤層開采時的礦井瓦斯涌出量，即可得礦井在不同開采深度時的礦井瓦斯涌出量[6-10]。礦井瓦斯涌出量預測部分結果，如表3所示。

表3 開采中大槽煤層礦井相對瓦斯涌出量預測結果

3 結論

根據礦井2012年度瓦斯等級鑒定結果，礦井相對瓦斯涌出量為23.95 m3/t，礦井的開采水平為+733 m，此水平煤層埋深一般在250～320 m之間，平均埋深為285 m。本次礦井瓦斯涌出量預測結果：埋深為285 m開采中大槽煤層時，礦井瓦斯涌出量為25 m3/t左右。本次中大槽煤層預測結果與礦井正常生產的實際瓦斯涌出量基本一致，預測結果準確率大于85%，預測結果基本可靠。

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Prediction of Gas Emission in Steep-inclined Thick Coal Seam

YAN Zhiheng,LIU Huimin
(Tongfa Dongzhouyao Coal Co.,Ltd.,Datong Coal Mine Group,Datong 037002,China)

On the analysis of gas storage and transport rules,combined with historic data of a mine, mathematics method and practical measurement were used to predict gas emission in large and middle-seam to be 23.95 m3/t.The results is proved basically reliable.The study could provide a reference for future gas emission prediction.

gas emission;fully-mechanized mining face;measurement by unit

TD713

A

1672-5050（2015）03-0001-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.03.001

（編輯：薄小玲）

2015-02-06

山西省科技產業化環境建設項目（2012072018）.

閆志恒（1988-），男，山西大同人，大學本科，助理工程師，從事煤礦開采技術工作。