祥升煤礦3#煤層瓦斯參數測定及賦存規律研究

呂 龍

(山西壽陽潞陽祥升煤業有限公司， 山西 壽陽縣 045400)

0 前 言

山西壽陽潞陽祥升煤業有限公司位于壽陽縣城以北約15 km處，行政區劃隸屬壽陽縣解愁鄉管轄。本井田主要含煤地層為山西組和太原組，含可采煤層6層，編號為3#，6#，8#，9#，15#，15下#，可采含煤系數為7.1%，山西組地層總厚為43.88 m，可采的3#，6#煤層總厚為3.90 m，可采含煤系數為9.6%。太原組地層總厚為123.00 m，可采的8#，9#，15#，15下#煤層總厚為7.65 m，可采含煤系數為6.2%。

本區位于沁水煤田西北邊緣，靠近煤層露頭處，整體上為一北東走向，傾向南東的單斜構造，傾角3°～12°，在井田的北部，煤層露頭附近，地層走向近東西，傾向南，隨著地層向南擴展，地層走向轉為北東，傾向南東。在井田的中南部發育了兩條寬緩的向背斜，褶幅和延伸長度都不大。在本區北部發育有F1和F22兩條正斷層。

背斜位于井田中南部尖山村-河底村一線，由鉆探資料控制，軸向北東，兩翼基本對稱，傾角5°左右，褶曲幅度不大，井田內延伸長度2500 m。向斜位于P107至D380孔一線，由鉆探資料控制，軸向北東，與背斜平行展開，西北翼傾角8°，東南翼傾角5°左右，井田內延伸長度約1000 m。在礦井開采中，發現了一些陷落柱，形態多為橢圓形及近似圓形，陷壁角75°，按15下#煤底板上統計，共22個，長軸最大為250 m，最小為20 m，短軸最大為140 m，最小為12 m。本井田構造復雜程度屬簡單類。

1 3#煤層瓦斯賦存參數測定

為了掌握山西壽陽潞陽祥升煤業有限公司3#煤層開采過程中的瓦斯涌出規律，對3#煤層瓦斯賦存參數進行測定，包括現場和實驗室兩部分?，F場部分包括：煤層瓦斯壓力、煤層原始瓦斯含量、鉆孔瓦斯流量衰減系數、煤層透氣性系數及煤的破壞類型；實驗室部分包括：煤對瓦斯吸附常數、放散初速度、煤的堅固性系數等[1-3]。

1.1 煤層瓦斯含量測定

在祥升煤業3#煤層上組煤集中回風巷300 m以及上組煤集中回風巷500 m處2個地點分別取樣，測定結果見表1。

表1 直接法測定3#煤層瓦斯含量結果

1.2 3#煤層瓦斯壓力測定

直接法測定煤層瓦斯壓力，即在現場選取合適打鉆位置施工測壓孔實測煤層瓦斯壓力。根據現場實際情況，3#煤層測定地點選擇在上組煤軌道大巷500 m、上組煤運輸大巷1300 m處向3#煤施工上向鉆孔以及上組煤回風大巷650, 1050 m處施工順層鉆孔。祥升煤業3#煤層測壓鉆孔的各項參數及測定結果如表2所示。

1.3 煤的堅固性系數測定

煤的堅固性系數(f值)采用落錘法測試，測試器具為搗碎筒和計量筒[4]，利用上述方法對該礦3#煤層上組煤回風大巷300 m、上組煤回風大巷500 m處取樣進行測定，其測定結果見表3。

表2 3#煤層瓦斯壓力測定鉆孔參數及測定結果

表3 3#煤層f值測定結果

1.4 瓦斯放散初速度測定

瓦斯放散初速度測試需用專用的△P測試儀在實驗室測試，瓦斯放散初速度△P=P2-P1，同一煤樣的兩個試樣測出的△P值之差不應大于1，否則需要重新測試[5]，測定結果見表4。

表4 3#煤層△P測定結果

2 煤層瓦斯含量分布規律

煤層瓦斯含量受多種地質因素的制約，諸如煤質、埋藏深度、構造、煤的物理化學性質、煤層頂底板巖性等等，不同礦區，各種地質因素施加影響的顯著性可能是不相同的。對某一個具體井田而言，在諸多地質因素中總有一個主導因素控制瓦斯含量在全井田范圍內變化的總體趨勢，其它地質因素只能在局部范圍內影響煤層瓦斯含量[6]。根據3#煤層全井田都是焦煤，煤質變化不大、煤的物理化學性質、煤層頂底板巖性都沒有變化。根據F1以南井下實測和鉆孔瓦斯含量數據，來分析礦井瓦斯含量分布規律，回歸曲線如圖1所示。

由圖1可看出，礦井瓦斯含量具有隨埋深增加而加大的趨勢，埋深每增加100 m；3#煤層瓦斯含量增長2.10 m3/t 。

3 結 論

祥升煤礦3#煤層上組煤集中回風巷300， 500 m瓦斯含量分別為9.62 m3/t、9.80 m3/t。3#煤層8個鉆孔相對瓦斯壓力為0.10～0.14 MPa。3#煤層上組煤回風大巷300 m、上組煤回風大巷500 m處煤的堅固性系數值分別為0.16， 0.27，煤層瓦斯放散初速度為11.8～14.9。根據井下3#煤層的采掘現狀，所布置測點受到局限，建議在以后的生產過程中加強煤層瓦斯參數測定工作，更多的掌握瓦斯賦存規律，以便更好的治理礦井瓦斯，為礦井安全生產工作提供依據及技術支撐。

圖1 3#煤層瓦斯含量與埋深關系散點圖