分源預測法在回采工作面瓦斯涌出量預測中的應用

2020-07-07 06:08:20馬迅

山東煤炭科技 2020年6期

馬迅

（河北省煤田地質勘查院，河北邢臺 054000）

瓦斯涌出量預測是礦井在一定生產時期、生產方式和配產條件下對于下一步生產時瓦斯涌出的預判。目前隨著科技的發展，相繼出現了多種瓦斯預測方法。本文主要詳細介紹了分源預測法，并將該方法應用于煤礦進行瓦斯涌出量預測。

1 礦區概況

冀中能源邯鄲礦業集團亨健礦業有限公司核定生產能力為42 萬t/a，僅開采山西組2#煤，劃分為+100m、-40m、-160m 三個水平，目前+100m、-40m 水平已經結束，-160m 水平有兩個采區。礦井開拓方式為斜井多水平開拓，開采方法為走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法，對整個煤層一次采全高，頂板管理為自然垮落法，礦井通風方式為中央并列抽出式。自2004 年至今，礦井瓦斯歷年等級鑒定結果均為高瓦斯礦井。2014 年，河北省煤田地質勘查院受亨健礦業有限公司委托，承擔了其生產礦井地質報告的編制任務，涉及了瓦斯地質工作。

2 地層、構造

井田范圍內大部分地層被新生界地層所掩蓋，基巖出露很少，地層整體上傾向東或北東向。區內賦存的地層自下而上分別為：奧陶系中統（O2）、石炭系中統本溪組（C2b）、石炭系上統太原組（C3t）、二疊系下統山西組（P1s）和二疊系下統下石盒子組（P1x）、二疊系上統上石盒子組（P2s）和二疊系上統石千峰組（P2sh）、三疊系下統劉家溝組（T1l）、第四系（Q）。

主要含煤地層為石炭系本溪組、太原組及二疊系山西組。本溪組含煤1 層，為10#煤層，不穩定，不可采，煤厚0.30～0.42m，平均厚度0.35m；太原組含煤8～14 層，煤層總厚度8.45m，含煤系數為2.7%，其中可采和局部可采煤層5 層，為4、6、7、8、9#煤層，平均厚度7.52m，均勻分布在本組中、下部；山西組含煤4～7 層，煤層總厚度6.04m，含煤系數7.8%。其中2#煤層為本井田主要可采煤層，平均厚度3.69m。

井田總體構造形態表現為單斜構造，并伴有短軸、開闊的小型傾伏褶曲和斷層。大、中型斷層整體上呈北東向展布，均為高角度正斷層，且具有傾角大（一般在70°以上）、延伸遠的特點。有少量寬緩褶曲存在，地層產狀變化不大。巖漿巖普遍發育，且厚度巨大，但它是順層侵入，對煤層破壞作用并不十分嚴重，僅在部分地段侵蝕煤層。

3 煤層

2#煤層作為本井田主要可采煤層，厚0.83～8.34m，平均3.69m，普遍含一層夾矸，夾矸厚度在0.05～0.71m，一般為0.25m。煤質類型均為高度變質無煙煤。

4 煤層瓦斯含量分布特征

亨建煤礦位于煤系巖漿活動較強烈的地區，大規模的巖漿侵入促使煤層進一步變質而成為其瓦斯主要來源，并受斷層、褶皺、頂板巖性及埋深等多因素的影響主要儲存于煤層或圍巖中。通過對該礦2#煤層瓦斯含量實測以及礦井掘進時反演的瓦斯含量（見表1），分析瓦斯賦存與埋藏深度的關系，利用回歸分析，建立瓦斯含量（y）與埋深（x）的數學關系模型，相關系數R=0.9542。

數學模型：y=0.0265x-0.8825式中：

x-煤層埋深，m；

y-煤層瓦斯含量，m3/t。

表1 2#煤層實測、反演含量點統計表

圖1 煤礦2#煤層瓦斯含量與煤層埋深的關系

由圖1 可知，2#煤層瓦斯含量梯度為2.65m3/t·100m，在埋深109m、184m、260m、335m、411m處的煤層瓦斯含量趨勢值分別是2m3/t、4m3/t、6m3/t、8m3/t、10m3/t，呈現出煤層瓦斯含量通常與埋藏深度有密切相關的規律。煤層埋深越大，瓦斯的有效蓋層厚度越大，瓦斯的賦存條件越好。