大林煤礦M14煤層一采區煤與瓦斯突出危險性評價

史安民，倪贊龍

(江煤貴州礦業集團有限責任公司，貴州 貴陽 550000)

1 工程概況

大林煤礦位于遵義城北西方向，直距約45 km，行政區劃隸屬遵義市平正鄉管轄。井田含煤地層龍潭組共含煤3層，含煤總厚9.40 m，平均含煤率9.23%，其中可采煤層平均總厚6.73 m，可采煤層平均含煤率5.18%，其煤層編號由上至下分別為M7、M9、M14煤層。大林煤礦采用平硐開拓，共設3條井筒，分別為主平硐、副平硐和回風平硐，礦井采用中央并列式通風方式，通風方法為機械抽出式，其中主平硐與副平硐進風，回風平硐回風。礦井總回風量為2 890 m3/min，總回風瓦斯濃度為0.20%，瓦斯涌出量約為5.78 m3/min。根據中國礦業大學2010年7月提交的《遵義市平正鄉大林煤礦M7、M9、M14煤層煤與瓦斯突出危險性鑒定報告》，其鑒定結論為：大林煤礦M7、M9、M14煤層在鑒定范圍內無突出危險性。根據當時井下開拓及準備巷道的實際條件，僅M7煤層具備布孔條件，因此，經復核認為：大林煤礦M9、M14煤層2010年7月份的鑒定數據不足以支持鑒定結論，M9、M14煤層的突出危險性鑒定結論無效，為了確保大林煤礦M14煤層一采區的安全回采，需對該區域煤層的突出危險性重新進行鑒定。

2 煤與瓦斯突出鑒定方法

煤與瓦斯突出煤層的首要判斷標準為是否發生過瓦斯動力現象[1]，由于大林煤礦目前從未出現過噴孔、卡鉆等突出預兆，應當根據現場測定的煤層相關參數來進行鑒定，各個參數的臨界值如表1所示，當測定區域煤層的所有參數均處于表1所示的指標范圍內時，即可認定該區域的煤層存在煤與瓦斯突出的危險性；另外當測定區域煤層的相關參數滿足以下條件[2]：①煤層的最小堅固性系數≤0.3，且煤層最大瓦斯壓力≥0.74 MPa時；②0.3<煤層最小的堅固性系數≤0.5，且煤層最大瓦斯壓力≥1.0 MPa；③0.5<煤層的最小堅固性系數≤0.8，且煤層最大瓦斯壓力≥1.50 MPa；④煤層最大瓦斯壓力≥2.0 MPa時，同樣可以認定煤層為突出煤層。

表1 突出煤層鑒定的單項指標臨界值

3 M14煤層一采區瓦斯突出參數測定

3.1 煤層瓦斯壓力現場實測

大林煤礦M14煤層的原始瓦斯壓力測定方法為井下巷硐內直接打鉆孔，結合大林煤礦現有開拓及準備巷道部署的實際情況，決定在東翼瓦斯抽放進風巷、西翼瓦斯抽放進風巷、東翼瓦斯抽放回風巷、絞車房繞道等處布置5個瓦斯壓力測點(10個穿層測壓鉆孔)。測定結果如表2 所示。

3.2 煤的破壞類型

大林煤礦M14煤層一采區煤的破壞類型采用現場勘察法評定，根據對大林煤礦M14煤層一采區的三條上山、大巷及M14煤層巷道實際揭露的M14煤層的現場勘察：M14煤層的光澤為亮與半亮，以半亮型為主，無夾矸，煤層厚度穩定；斷面成不規則塊狀，有擦紋；斷口參差多角，用手極易剝成小塊，中等硬度。可以得出大林煤礦M14煤層的破壞類型為Ⅱ～Ⅲ類。

表2 M14煤層瓦斯壓力測定結果

3.3 煤的瓦斯放散初速度和堅固系數測定

煤的瓦斯放散初速度和堅固性系數通過現場取樣、實驗室測定，本次測定采取了3份相對較軟的M14煤層煤樣，每份煤樣重量不小于3 kg。M14煤層煤樣分別取自11402運輸巷40 m處、11402回風巷80 m處和11402回風巷127 m處。取樣方法為刻槽取樣法[3]。測定結果如表3所示。

表3 M14煤層相關瓦斯參數測定結果

4 煤層突出危險性鑒定

通過對測定結果進行分析匯總，得出煤的最高破壞類型、最大瓦斯放散初速度、煤的最小堅固性系數和最大瓦斯壓力值[4]，如表4。

表4 M14煤層突出危險性單項指標測定結果

表4的數據表明，大林煤礦M14煤層一采區煤的破壞類型、煤的堅固性系數(f)及煤的瓦斯放散初速度(ΔP)達到或超過臨界值，但瓦斯壓力(P)未超過臨界值，不滿足“全部指標均處于表1所示臨界值范圍”的條件；且從本次實測的瓦斯壓力P及煤的堅固性系數f值結果來看，也不滿足額外的4種情況。因此，依據本次實測的M14煤層一采區煤與瓦斯突出單項指標，不能夠將該區域內的M14煤層認定為突出煤層，需結合鄰近礦井開拓開采情況、瓦斯賦存情況及本礦井地質、煤層、瓦斯賦存及埋深等情況，進行綜合分析確定。

針對大林煤礦提供的采掘工程平面圖、井上下對照圖分析，本次大林煤礦M14煤層測點代表范圍內最大埋深為438 m，實測的最大瓦斯壓力為0.58 MPa(埋深425.5 m)，未超過臨界值0.74 MPa；根據表2中M14煤層瓦斯壓力測定結果，分析了瓦斯壓力與埋深的相關關系，如圖1所示，得出本次在礦井測點代表范圍內M14煤層瓦斯壓力與埋深的擬合關系模型。

圖1 M14煤層一采區實測瓦斯壓力與埋深的相關關系

根據M14煤層瓦斯壓力與埋深的相關關系，推測本次測點代表范圍內最大埋深438 m處的M14煤層瓦斯壓力為0.60 MPa，也未超過瓦斯壓力臨界值0.74 MPa。因此，由M14煤層一采區煤體的單項指標分析，不足以鑒定為具有煤與瓦斯突出危險性。

5 鑒定范圍內煤層突出危險性綜合分析

1) 從片區突出危險性來分析。大林煤礦礦區為煤與瓦斯突出危險礦區。與大林煤礦同屬平正鄉的富強煤礦于2011年7月20日在M7煤層發生一起煤與瓦斯突出事故。而大林煤礦至今未發生過煤與瓦斯突出等瓦斯動力現象；在M14煤層采掘過程中也沒有發生過瓦斯涌出異常現象。因此，盡管大林煤礦所處片區屬突出危險礦區，但從實際的瓦斯賦存情況來看，M14煤層瓦斯壓力和瓦斯含量不大。

2) 從瓦斯涌出情況來分析。從已掘進的M14煤層一采區巷道掘進過程中的瓦斯涌出量來看，M14煤層11402回風巷回風瓦斯濃度為0.16%，絕對瓦斯涌出量為0.26m3/min；11402運輸巷掘進期間回風瓦斯濃度為0.18%，絕對瓦斯涌出量為0.43m3/min；說明一采區M14煤層瓦斯涌出量不大。

3) 從鑒定范圍內的最大埋深處瓦斯壓力來分析。鑒定范圍內M14煤層瓦斯壓力測壓鉆孔見煤點埋深處于68～425.5 m之間，M14煤層實測的最大瓦斯壓力為0.58 MPa(埋深425.5 m)，未超過臨界值0.74 MPa。根據本次M14煤層瓦斯壓力與埋深的相關關系可知：在438 m埋深處M14煤層的瓦斯壓力為0.60 MPa，也未超過臨界值0.74 MPa。

根據大林煤礦本次實測的煤與瓦斯突出單項指標、煤層及瓦斯賦存情況，鄰近礦井開拓開采及瓦斯賦存的實際情況，綜合分析后認為：大林煤礦M14煤層在本次鑒定范圍內無煤與瓦斯突出危險性。