趙莊礦一盤區2號和8號煤層瓦斯突出危險性研究

馬偉杰

（晉城煤業集團趙莊煤業，山西晉城 046000）

趙莊礦一盤區2號和8號煤層瓦斯突出危險性研究

馬偉杰

（晉城煤業集團趙莊煤業，山西晉城 046000）

針對趙莊煤礦一盤區2號和8號煤層的突出危險性的具體情況，通過測定煤層瓦斯壓力、煤層原始瓦斯含量、瓦斯吸附常數、孔隙率、堅固性系數和瓦斯放散初速度研究一盤區瓦斯賦存分布規律，對煤層突出危險性進行評估分析，得出2號和8號煤層單項指標部分指標未達到或者超過臨界值，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

煤層瓦斯是煤層中可燃氣體，主要成分是瓦斯。我國煤田經常發生瓦斯爆炸，給勞動人民的生命健康和財產造成巨大損失。隨著煤礦開采范圍和強度越來越大，煤與瓦斯突出的危險性也隨之增加，及時測定瓦斯基本參數，對礦區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，礦井采用機械抽出式通風，采用分區式通風系統，服務范圍為一、三、五盤區。趙莊煤礦瓦斯賦存明顯存在區域性差異，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，瓦斯含量高的區域達到21m3/t，低的區域在4m3/t以下。目前生產的一、三、五盤區中瓦斯含量從高到低分布，本試驗所在的一盤區瓦斯含量最高，瓦斯含量達到12m3/t以上。

2 研究內容

2.1 一盤區瓦斯賦存分布規律分析

2.1.1 瓦斯含量賦存規律分析

根據一盤區煤層瓦斯含量測試結果，測試了7個2號煤層瓦斯含量，如表1所示。

結合測試結果，一盤區2號煤層瓦斯含量分布范圍為5.01～7.65m3/t。一盤區2號煤層瓦斯含量與埋深關系散點圖，見圖1。

2.1.2 瓦斯壓力分布狀況分析

根據瓦斯壓力測試結果，一盤區2號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系郎格繆爾方程式，存在一定的對應關系，可以根據煤層瓦斯含量確定相應的煤層瓦斯壓力[2]。一盤區2號煤層瓦斯含量范圍5.01m3/t～7.65m3/t，那么，瓦斯壓力分布范圍測算為0.12 MPa～0.30 MPa。結合瓦斯壓力測試結果，確定一盤區2號煤層相對瓦斯壓力分布范圍為0.12 MPa～0.45 MPa。

2.2 一盤區8號煤層瓦斯賦存分布規律

2.2.1 瓦斯含量賦存規律分析

根據一盤區煤層瓦斯含量測試結果，測試4個8號煤層瓦斯含量。8號煤層瓦斯含量測試結果，如表2所示。

結合測試結果，一盤區8號煤層瓦斯含量分布范圍為3.99～7.94m3/t。一盤區8號煤層瓦斯含量與埋深關系散點圖，見圖2。

2.2.2 瓦斯壓力分布狀況分析

根據瓦斯壓力測試結果，一盤區8號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系郎格繆爾方程式，存在一定的對應關系，可以根據煤層瓦斯含量確定相應的煤層瓦斯壓力。一盤區8號煤層瓦斯含量分布范圍3.99～7.94m3/t，瓦斯壓力分布范圍測算為0.10～0.30 MPa。結合瓦斯壓力測試結果，確定一盤區8號煤層相對瓦斯壓力分布范圍為0.10～ 0.50 MPa。

3 研究結果

通過研究方案的分析結果進行煤層突出危險性評估。

3.1 一盤區2號煤層突出危險性評估

1）煤的破壞類型:據前述分析結果，2號煤層厚度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ΔP:據測試結果，一盤區2號煤層瓦斯放散初速度ΔP為4～14。

3）煤的堅固性系數f:據測試結果，一盤區2號煤層煤的堅固性系數為0.38～0.57。

4）煤層瓦斯壓力P:據前述，一盤區2號煤層相對瓦斯壓力分布范圍0.12 MPa～0.45 MPa。

5）煤層瓦斯含量W:據前述，一盤區2號煤層瓦斯含量分布范圍為5.01m3/t～7.65m3/t。

據調查，趙莊煤礦周圍礦井為瓦斯礦井或高瓦斯礦井，礦井所屬礦區未發生過2號煤層煤與瓦斯突出動力現象或事故。

按照煤層突出危險性評價指標，結合評價參數，對一盤區范圍內2號煤層突出危險性評價如下：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定相應臨界值10；測試5個煤的堅固性系數為0.38～ 0.57，3個未超過規定的相應臨界值0.5，但有2個達到或超過；煤層相對瓦斯壓力分布范圍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。

按照煤層區域突出危險性預測單項指標及其臨界值，部分指標未達到或者超過要求的臨界值，因此，評估一盤區2號煤層為無突出危險區[4]。

3.2 一盤區8號煤層突出危險性評估

1）煤的破壞類型：據前述分析結果，8號煤層厚度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ΔP：據測試結果，一盤區8號煤層瓦斯放散初速度ΔP為6.3～10.2。

3）煤的堅固性系數f：據測試結果，一盤區8號煤層煤的堅固性系數為0.29～1.21。

4）煤層瓦斯壓力P：據前述，一盤區8號煤層相對瓦斯壓力分布范圍0.10 MPa～0.50 MPa。

5）煤層瓦斯含量W：據前述，一盤區8號煤層瓦斯含量分布范圍為3.99m3/t～7.94m3/t。

據調查，趙莊煤礦周圍礦井為瓦斯礦井或高瓦斯礦井，礦井所屬礦區未發生過8號煤層煤與瓦斯突出動力現象或事故。

按照煤層突出危險性評價指標，結合評價參數，對一盤區范圍內8號煤層突出危險性評價如下：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定的相應臨界值10；測試5個煤的堅固性系數為0.29～ 1.21，2個未超過規定的相應臨界值0.5，但有3個超過；煤層相對瓦斯壓力分布范圍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。

按照煤層區域突出危險性預測單項指標及其臨界值，部分指標未達到或者超過要求所列的臨界值；因此，評估一盤區8號煤層為無突出危險區。

4 結論與建議

通過測試一盤區2號和8號煤層瓦斯基本參數，分析了瓦斯賦存分布規律，結果表明：

一盤區2號煤層為無突出危險區，一盤區8號煤層為無突出危險區。

鑒于煤與瓦斯突出的復雜性，以及煤層瓦斯賦存的不均衡性，建議趙莊煤礦開始進行一盤區2號或8號煤層開拓開采時，不斷進行瓦斯基本參數測試，驗證本次評估結果，并按《防治煤與瓦斯突出規定》（2009年）等有關法規標準規定進行修訂和管理。

[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性評估[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性[J].煤礦安全,2009(4):67-70.

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

[4]沐俊衛,周宗勇,王海鋒.煤與瓦斯突出煤層瓦斯賦存規律及應用研究[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,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，大學本科，助理工程師，從事煤炭采礦安全技術工作。