平煤股份十一礦己16—17煤層瓦斯地質規律研究及突出危險性區域劃分

楊向科

摘要：煤層瓦斯的賦存及煤層突出危險性的預測對礦井安全生產有著至關重要的影響，十一礦通過對煤層突出危險性主要指標進行測定，根據平頂山礦區煤與瓦斯突出的一般規律，采用瓦斯與地質構造相結合的瓦斯地質方法，以瓦斯含量或瓦斯涌出量預測始突深度，以地質構造影響帶劃定突出危險區域，對十一礦己二采區深部煤層突出危險性進一步進行區域劃分，為今后開采期間瓦斯綜合治理提供依據，使瓦斯綜合治理措施針對性強，效果顯著，有效避免瓦斯事故，保證安全生產，創造更高的經濟效益。

一、引言

十一礦己16-17煤層共布置有兩個水平，其中一水平采區及二水平己二上山采區已回采結束，二水平己二下山采區、己四采區為現生產采區。己二下山采區位于己16-17煤層的深部，開采范圍為-590～-1000m標高，東部邊界以50勘探線與五礦為界，西部為55勘探線。己四采區位于十一礦西部，采區范圍：北部為標高-800m，南部至井田邊界，西至井田邊界，東至己二采區西部邊界。

二、己二采區瓦斯地質規律研究

（一）斷層、褶皺構造對瓦斯賦存的影響

己16-17煤層為一傾向北東的單斜構造，根據地勘鉆孔和采掘工程揭露情況，采區西翼有小型褶曲。從巖體力學角度來看，褶曲構造屬彈塑性變形，可保留一定范圍的原始應力狀態，在褶曲部位形成相對的高壓區和高瓦斯區（簡稱雙高區）。因此，在小構造發育處有利于突出的發生。

己二采區的斷層發育以北西西和北北東斷層為主，在己二采區的兩翼，斷層性質差異較大，東翼以逆斷層為主，逆斷層占斷層總數的51.2%，正斷層占47.8%，西翼以正斷層為主，正斷層占斷層總數的92.3%，逆斷層占7.7%。己二采區東翼構造以逆斷層為主，可能與鍋底山正斷層的左行拉張活動有關，該翼為煤體擠壓揉皺帶，煤體破壞程度高。

結合平頂山礦區區域構造演化和構造分布特征可以推斷，己二采區東西兩翼構造的差異可能是造成其瓦斯賦存不同的主要原因。

（二） 頂、底板巖性對瓦斯賦存的影響

通過對比分析西翼和東翼鉆孔柱狀圖，比可以得出西翼己16-17煤層頂底板泥巖厚度小于東翼，相比之下不利瓦斯賦存，尤其是斷層與煤層接觸的對盤圍巖透氣性好更有利于瓦斯的排放。

（三）煤厚對瓦斯含量的影響

通過對己二采區東翼、西翼煤層傾角、結構和厚度揭露情況、煤厚等值線比分析得出，己二采區東翼和西翼煤厚沒有明顯的差異，但己16-17本身煤厚變化很大，根據現場實際表明在煤厚變化處容易產生瓦斯涌出異常等現象。

（四）煤層埋深、標高對瓦斯賦存的影響

根據對己二采區東、西翼瓦斯壓力測定結果和瓦斯地質分析，瓦斯分布除受埋深、標高影響外，由于己二采區東西兩翼地質構造、圍巖透氣性等的差異造成了瓦斯賦存的不同，西翼主要以張性、張扭性正斷層為主有利于瓦斯涌出，從而造成西翼瓦斯含量、瓦斯壓力較東翼低。

三、煤層瓦斯基礎參數測定

（一）煤的破壞類型

十一礦己二采區己16-17煤層煤體顏色為黑色，以粉末狀及碎塊狀為主，煤層較軟。煤層中鏡煤條帶、亮煤條帶較多，煤巖類型為半光亮型。據煤的破壞類型分類表，總體上處于Ⅲ～Ⅳ類破壞煤體。

（二）煤的堅固性系數

在己二采區皮帶下山、回風下山、己16-17—22161機巷和風巷等處共采集煤樣153個，經測定，己16-17煤層堅固性系數f為0.13～1.26。

（三）瓦斯放散初速度

在己二采區皮帶下山、回風下山、己16-17—22161機巷和風巷等處共采集煤樣153個，經測定，己16-17煤層瓦斯放散初速度（△P）為2.27～17.56。

（四）煤層瓦斯壓力

在己二采區西翼，共設9個測點，測點標高-786～-870m，在己二采區東翼，共設7個測點，測點標高-725.9～-815.4m。利用穿層鉆孔測定己16-17煤層的瓦斯壓力。封孔以后，定時觀察和記錄瓦斯壓力，并仔細檢查漏氣情況，觀測時間不低于20～30d，如壓力變化在3d內小于0.015MPa，測定工作即可結束。

經測定，己二采區西翼己16-17煤層絕對瓦斯壓力為0.27～0.54MPa，東翼己16-17煤層絕對瓦斯壓力為0.42～3.2MPa.

（五）煤層瓦斯含量

依據《煤礦瓦斯抽采基本指標》（AQ1026-2006）和《煤層瓦斯含量井下直接測定方法》（AQ 1066-2008），采用直接法測定了己16-17煤層的瓦斯含量。經測定己二西翼瓦斯含量為2.28～4.31m3/t，己二東翼瓦斯含量為3.32～9.14m3/t。

四、區域突出危險性預測

（一）區域預測方法

煤層瓦斯參數結合瓦斯地質分析的方法是《防治煤與瓦斯突出規定》（2009）區域突出危險性預測的主要方法。

《防治煤與瓦斯突出規定》（2009）第四十二條規定：區域預測一般根據煤層瓦斯參數結合瓦斯地質分析的方法進行，也可以采用其他經試驗證實有效的方法。

（二）區域預測范圍

根據十一礦己二采區己16-17煤層的開拓部署、巷道布置揭露控制情況，本次區域突出危險性預測范圍為：

（1）己二采區東翼：東至己二采區邊界，西至己二采區軌道下山，南以己16-17煤層露頭為界，北至己二采區己16-17煤層深部邊界。

（2）己二采區西翼：東至己二采區軌道下山，西至55勘探線附近（己16-17—22161工作面切眼），南以己16-17煤層露頭為界，北至己二采區己16-17煤層-840m標高。

（三）瓦斯參數測定結果分析

本次區域預測在標高-725.9～-870m范圍內共設置瓦斯壓力測點16個。這些數據的獲取為己16-17煤層區域突出危險性預測提供了科學依據。

由瓦斯壓力測定結果可以看出，己二采區西翼己16-17煤層絕對瓦斯壓力為0.27～0.54MPa，東翼己16-17煤層絕對瓦斯壓力為0.42～3.2MPa。己二采區西翼己16-17煤層瓦斯壓力均小于0.74MPa的臨界值，東翼大部分測點壓力超過0.74MPa的臨界值。

五、結論

（一）己二采區西翼己16-17煤層等高線-840m以淺區域劃分為無突出危險區，標高-840m以深區域為待研究區域；

（二）己二采區采區東翼己16-17煤層等高線-600m以淺區域劃分為無突出危險區，標高-600m以深區域劃分為突出危險區。