前和煤業3#煤層瓦斯賦存規律研究及涌出量預測

李素亮

（山西高平科興前和煤業有限公司，山西 晉城 048000）

1 前言

前和煤業地處高平市原村鄉，面積12.1562km2，目前開采3#煤層。3#煤層埋深較深，瓦斯含量較高，容易造成工作面的瓦斯超標。掌握3#煤層的瓦斯賦存規律和瓦斯涌出量對礦井瓦斯防治，保障安全生產有著重要作用[1-5]。

2 煤層瓦斯含量檢測及煤層瓦斯賦存

前和井田構造總體為簡單類型，在井田范圍內分布有3條正斷層，落差在5～10m之間，在本井田內斷層對瓦斯分布的影響較小，有9個陷落柱，未見巖漿巖侵入，因此本井田3#煤層可以作為一個瓦斯地質單元來劃分。前和煤業影響煤層瓦斯賦存關鍵因素是埋深。

根據前和煤業實際生產情況，在3#煤層未受采動影響區域選取含量測點，對3#煤層的瓦斯含量進行檢測。瓦斯含量檢測結果見表1。3#煤層瓦斯含量與埋深關系如圖1所示。

表1 瓦斯含量檢測結果

圖1 3#煤層瓦斯含量與埋深關系圖

對3#煤層瓦斯含量和測點深度的數據進行線性擬合，獲得前和煤業的3#煤層瓦斯含量和測點深度的擬合公式為：

式中：

y-瓦斯含量，m3/t；

x-埋深，m。

根據擬合公式，3#煤層瓦斯含量梯度為0.0137m3/(t·m)。根據整個礦井的煤層標高和地面標高，可得3#煤層的整體埋深情況，西北部煤層埋深最大，最大埋深237m，并逐步向東部和西部減少，東部和南部埋深最小，小于50m。因此3#煤層東部和南部瓦斯含量較小，瓦斯含量小于4.00m3/t，在西北區域瓦斯含量最高，瓦斯含量最高為6.50 m3/t，總體呈現西北部大、東部和西部小的分布情況。

3 礦井瓦斯涌出量預測修正系數

分源預測法是目前最常使用的預測方法，但是在實際運用時，現場實測結果與預測結果往往存在較大的誤差，預測結果遠高于實際數據。為提升預測的精確度，將3#煤層的實測瓦斯涌出量與瓦斯涌出量預測值對比分析，計算得其瓦斯涌出量修正系數，再對深部未采煤層的瓦斯涌出量預測數據進行修正，提高預測準確性。

3.1 實測瓦斯涌出量

根據《礦井瓦斯等級測定報告》，在3#煤層全礦井、3104回采工作面、3108運輸掘進工作面、3108回風掘進工作面分別進行了3#煤層瓦斯涌出量測定工作，其測定結果見表2。

表2 3#煤層瓦斯涌出量實測數據

3.2 瓦斯涌出量預測結果

3104 工作面長度150m，煤層厚度5.65m，采用全部陷落法管理頂板，回采率為83%。殘存瓦斯含量取實測最小值，為3.75 m3/t。3104回采工作面的最大埋深210m，根據埋深和瓦斯含量的擬合公式，3104工作面的最大瓦斯含量6.14 m3/t。根據3#煤層鄰近層分布情況，3104工作面開采時對其有逸散瓦斯的鄰近層分別是1#、2#、6#、7#和8#煤層，其鄰近層排放率分別為25.5%，8%，6.17%，21.2%和33.85%。

3108 運輸巷掘進工作面的最大埋深202m，根據埋深和瓦斯含量的擬合公式，最大瓦斯含量6.03m3/t。3108運輸巷長度為900m，掘進速度為300m/min。

根據礦井實際生產情況，確定合適預測參數，帶入分源預測法的計算公式，計算涌出量。礦井瓦斯涌出量預測結果見表3。

表3 礦井瓦斯涌出量預測結果表

3.3 預測值修正系數

考慮到回采工作面和掘進工作面的不均衡涌出，將實測值乘以瓦斯涌出不均衡系數作為修正后的瓦斯涌出量實測值，其不均衡系數涌出取1.2。實測值和預測值對比結果見表4。

表4 實測值和預測值對比結果

經過實測值和預測值對比，預測涌出量偏大，其中礦井相對涌出量預測值是實測值的1.35倍，回采面的相對涌出量預測值是實測值的1.06倍，掘進面的絕對涌出量預測值是實測值的2.58倍。誤差原因主要是因為某些預測參數的選取和實際的生產情況不相符，從而造成了預測值比較大。為準確預測瓦斯涌出量，將預測結果進行修正，將瓦斯涌出量預測結果乘以各個的預測參數，得到修正后的瓦斯涌出量，提高準確性。礦井瓦斯涌出量修正系數為0.74，回采面瓦斯涌出量修正系數0.94，掘進工作面的瓦斯涌出量修正系數取0.39。

4 深部未采區域礦井瓦斯涌出量預測

3#煤層深部未采工作面的埋深最大為237m，計算得瓦斯含量值為6.50 m3/t，根據瓦斯含量數據預測礦井的瓦斯涌出數據，并用瓦斯涌出量修正系數，從而更加準確地得到礦井的瓦斯涌出量。深部區域礦井瓦斯涌出量預測見表5。

表5 深部區域礦井瓦斯涌出量預測

利用修正系數對預測結果進行修正，根據修正后的預測瓦斯涌出量，回采面絕對瓦斯涌出量為9.13m3/min，大于5m3/min，為高瓦斯礦井。涌出量較大，容易造成工作面瓦斯超限，應采取工作面瓦斯抽采、采空區瓦斯抽采和合適的風量稀釋瓦斯等方法做好瓦斯治理。

5 結論

（1）前和煤業3#煤層瓦斯賦存規律為y=0.0137x+3.2558，3#煤層最大瓦斯含量為6.50m3/t，瓦斯含量整體上呈現“西北部大，南部和東部小”的規律。

（2）前和煤業3#煤層礦井瓦斯涌出量修正系數為0.74，回采面瓦斯涌出量修正系數0.94，掘進面的瓦斯涌出量修正系數取0.39。

（3）利用修正系數，預測了未采區域瓦斯涌出量，得到修正后的瓦斯涌出量，為高瓦斯礦井。根據瓦斯涌出量數值，應采取合理的瓦斯治理方法，防止瓦斯超限和預防瓦斯事故。