平煤股份十一礦己16—17煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究及突出危險(xiǎn)性區(qū)域劃分

楊向科

摘要：煤層瓦斯的賦存及煤層突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)對(duì)礦井安全生產(chǎn)有著至關(guān)重要的影響，十一礦通過對(duì)煤層突出危險(xiǎn)性主要指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)平頂山礦區(qū)煤與瓦斯突出的一般規(guī)律，采用瓦斯與地質(zhì)構(gòu)造相結(jié)合的瓦斯地質(zhì)方法，以瓦斯含量或瓦斯涌出量預(yù)測(cè)始突深度，以地質(zhì)構(gòu)造影響帶劃定突出危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)十一礦己二采區(qū)深部煤層突出危險(xiǎn)性進(jìn)一步進(jìn)行區(qū)域劃分，為今后開采期間瓦斯綜合治理提供依據(jù)，使瓦斯綜合治理措施針對(duì)性強(qiáng)，效果顯著，有效避免瓦斯事故，保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

一、引言

十一礦己16-17煤層共布置有兩個(gè)水平，其中一水平采區(qū)及二水平己二上山采區(qū)已回采結(jié)束，二水平己二下山采區(qū)、己四采區(qū)為現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)。己二下山采區(qū)位于己16-17煤層的深部，開采范圍為-590～-1000m標(biāo)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(qū)位于十一礦西部，采區(qū)范圍：北部為標(biāo)高-800m，南部至井田邊界，西至井田邊界，東至己二采區(qū)西部邊界。

二、己二采區(qū)瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究

（一）斷層、褶皺構(gòu)造對(duì)瓦斯賦存的影響

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

己二采區(qū)的斷層發(fā)育以北西西和北北東斷層為主，在己二采區(qū)的兩翼，斷層性質(zhì)差異較大，東翼以逆斷層為主，逆斷層占斷層總數(shù)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(shù)的92.3%，逆斷層占7.7%。己二采區(qū)東翼構(gòu)造以逆斷層為主，可能與鍋底山正斷層的左行拉張活動(dòng)有關(guān)，該翼為煤體擠壓揉皺帶，煤體破壞程度高。

結(jié)合平頂山礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造演化和構(gòu)造分布特征可以推斷，己二采區(qū)東西兩翼構(gòu)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(duì)瓦斯賦存的影響

通過對(duì)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?shù)装迥鄮r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(duì)盤圍巖透氣性好更有利于瓦斯的排放。

（三）煤厚對(duì)瓦斯含量的影響

通過對(duì)己二采區(qū)東翼、西翼煤層傾角、結(jié)構(gòu)和厚度揭露情況、煤厚等值線比分析得出，己二采區(qū)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(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際表明在煤厚變化處容易產(chǎn)生瓦斯涌出異常等現(xiàn)象。

（四）煤層埋深、標(biāo)高對(duì)瓦斯賦存的影響

根據(jù)對(duì)己二采區(qū)東、西翼瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果和瓦斯地質(zhì)分析，瓦斯分布除受埋深、標(biāo)高影響外，由于己二采區(qū)東西兩翼地質(zhì)構(gòu)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(chǔ)參數(shù)測(cè)定

（一）煤的破壞類型

十一礦己二采區(qū)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(jù)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(jiān)固性系數(shù)

在己二采區(qū)皮帶下山、回風(fēng)下山、己16-17—22161機(jī)巷和風(fēng)巷等處共采集煤樣153個(gè)，經(jīng)測(cè)定，己16-17煤層堅(jiān)固性系數(shù)f為0.13～1.26。

（三）瓦斯放散初速度

在己二采區(qū)皮帶下山、回風(fēng)下山、己16-17—22161機(jī)巷和風(fēng)巷等處共采集煤樣153個(gè)，經(jīng)測(cè)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(qū)西翼，共設(shè)9個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)標(biāo)高-786～-870m，在己二采區(qū)東翼，共設(shè)7個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)標(biāo)高-725.9～-815.4m。利用穿層鉆孔測(cè)定己16-17煤層的瓦斯壓力。封孔以后，定時(shí)觀察和記錄瓦斯壓力，并仔細(xì)檢查漏氣情況，觀測(cè)時(shí)間不低于20～30d，如壓力變化在3d內(nèi)小于0.015MPa，測(cè)定工作即可結(jié)束。

經(jīng)測(cè)定，己二采區(qū)西翼己16-17煤層絕對(duì)瓦斯壓力為0.27～0.54MPa，東翼己16-17煤層絕對(duì)瓦斯壓力為0.42～3.2MPa.

（五）煤層瓦斯含量

依據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》（AQ1026-2006）和《煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法》（AQ 1066-2008），采用直接法測(cè)定了己16-17煤層的瓦斯含量。經(jīng)測(cè)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(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

（一）區(qū)域預(yù)測(cè)方法

煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的方法是《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》（2009）區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的主要方法。

《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》（2009）第四十二條規(guī)定：區(qū)域預(yù)測(cè)一般根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的方法進(jìn)行，也可以采用其他經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法。

（二）區(qū)域預(yù)測(cè)范圍

根據(jù)十一礦己二采區(qū)己16-17煤層的開拓部署、巷道布置揭露控制情況，本次區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)范圍為：

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

（2）己二采區(qū)西翼：東至己二采區(qū)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(qū)己16-17煤層-840m標(biāo)高。

（三）瓦斯參數(shù)測(cè)定結(jié)果分析

本次區(qū)域預(yù)測(cè)在標(biāo)高-725.9～-870m范圍內(nèi)共設(shè)置瓦斯壓力測(cè)點(diǎn)16個(gè)。這些數(shù)據(jù)的獲取為己16-17煤層區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)提供了科學(xué)依據(jù)。

由瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果可以看出，己二采區(qū)西翼己16-17煤層絕對(duì)瓦斯壓力為0.27～0.54MPa，東翼己16-17煤層絕對(duì)瓦斯壓力為0.42～3.2MPa。己二采區(qū)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(cè)點(diǎn)壓力超過0.74MPa的臨界值。

五、結(jié)論

（一）己二采區(qū)西翼己16-17煤層等高線-840m以淺區(qū)域劃分為無突出危險(xiǎn)區(qū)，標(biāo)高-840m以深區(qū)域?yàn)榇芯繀^(qū)域；

（二）己二采區(qū)采區(qū)東翼己16-17煤層等高線-600m以淺區(qū)域劃分為無突出危險(xiǎn)區(qū)，標(biāo)高-600m以深區(qū)域劃分為突出危險(xiǎn)區(qū)。