遵義縣平正鄉野彪二號煤礦煤層煤與瓦斯突出危險性評估

鄧素華

（貴州省煤礦設計研究院，貴州貴陽550025）

煤與瓦斯突出是許多礦山安全生產的主要威脅之一。它不僅具有高度的破壞性和危險性，而且過程復雜，影響因素多，受煤層瓦斯、地質構造、煤構造、地應力等多種因素的影響。因此，結合礦井實際情況，研究各種因素與煤與瓦斯突出的關系，確定控制煤與瓦斯突出的主要因素具有重要意義，旨在為煤與瓦斯突出的防治提供指導。

1 礦井概況

野彪二礦位于貴州省遵義縣亳州區平正鎮。根據貴州省煤礦企業并購重組領導小組辦公室、貴州省能源局等文件，行業標準第二煤礦是由原行業標準2號煤礦與行業標準1號煤礦合并形成的。第二冶煉標準礦兼并重組后保留。計劃生產規模為90×104t/a。根據2019年5月文件，野彪二號煤礦兼并重組后的預留礦區劃分為6個轉折點，礦區面積9.4438km2。

1.1 地形

礦區為中山地貌。含煤地層的地形呈侵蝕槽狀分布。巖溶發育于三疊紀。冶郎組玉龍山段和長興組在西南方向東北方向形成陡崖脊，茅草鋪又形成了一套陡崖，礦區位于山體東南部。兩組之間有峽谷的山脈，地面植被相對發育。灌木和雜草叢生，有許多小溝壑，它們散落成樹枝狀。最高點位于礦區中部山王廟山頂，高程+1565.00m，最低點位于礦區西北部凡巖附近的西溝，高程+760m，相對高差805.00m，海拔一般+1100～+1300m。

1.2 地質構造

礦區位于長鋼向斜西北側。地層南北向傾斜，傾角32°～43°，一般35°～38°。地層南部、西南部陡，東部相對平坦，無褶皺。斜結構。礦區共發現9條斷層，均為隱伏斷層，其中正斷層4條，反向斷層5條。斷層降小于30m，對煤層具有一定的破壞作用。

2 煤層突出危險性評價方法

煤與瓦斯突出風險評價，按照相關文件要求，采用煤層氣參數結合天然氣地質分析方法和多指標綜合預測方法。

（1）煤層氣參數與瓦斯地質分析方法相結合，主要是基于煤層瓦斯含量W和瓦斯壓力P進行突出風險評價。當W含量和瓦斯壓力P達到或超過臨界值時，被視為突出煤層。

（2）采用煤層多指標綜合預測方法，對煤層突出危險瓦斯壓力P、煤破壞類型、初始瓦斯釋放率ΔP、煤硬度系數f進行評價，當各項指標達到或超過臨界值時，確定為突出煤層。

根據文件第5.1.3條“預防煤與瓦斯暴發”和“危險區域煤炭和天然氣暴發預測方法”的規定，根據野彪二號煤礦3、5、7、10、12號煤層瓦斯參數，需要評估的風險為3號煤和天然氣爆炸，野彪二礦5、7、10、12號煤層。

3 煤的瓦斯放散初速度、煤的堅固性系數和破壞類型

通過對野彪二號煤礦《勘探報告》測定的3、5、7、10、12號煤的堅固性系數、煤層瓦斯含量、反算瓦斯壓力及瓦斯放散初速度等瓦斯突出參數進行分析和整理，同時參照區域內鄰近礦井《勘探報告》、《鑒定報告》及《參數測試報告》測定的各瓦斯壓力、煤的堅固性系數、瓦斯放散初速度、可采煤層瓦斯含量等參數，得到野彪二號煤礦3、5、7、10、12號煤層突出危險性最終瓦斯參數（見表1）。

表1 野彪二號煤礦各可采煤層突出危險性最終瓦斯參數匯總表

4 煤層瓦斯突出參數預測結果可靠性分析

4.1 煤層瓦斯含量可靠性分析

本次評估，收集到《勘探報告》提供的各可采煤層瓦斯含量數據共40組，其中：

3號煤層瓦斯含量10組，瓦斯含量為8.99～12.72m3/t；5號煤層瓦斯含量數據13組，瓦斯含量為8.16～19.96m3/t；7號煤層瓦斯含量數據3組，瓦斯含量為8.16～12.76m3/t；10號煤層瓦斯含量數據5組，瓦斯含量為9.70～11.28m3/t；12號煤層瓦斯含量數據9組，瓦斯含量為8.47～12.87m3/t。

同時參照區域內鄰近礦井《勘探報告》、《參數測試報告》測定的各可采煤層瓦斯含量數據，其中，5號煤層瓦斯含量為5.24～9.19m3/t；7號煤層瓦斯含量為6.20～19.59m3/t；10號煤層瓦斯含量為3.77～18.55m3/t；12號煤層瓦斯含量為3.66～14.47m3/t。

將收集到的本礦井及鄰近礦井各可采煤層瓦斯含量數據與標高進行分析擬合，根據擬合關系式可以看出，野彪二號煤礦3、5、7、10、12號煤層瓦斯含量與標高的線性關系明顯，符合瓦斯含量隨著標高的降低而增大的賦存規律。

綜上所述，本次評估，3、5、7、10、12號煤層瓦斯含量為資質單位實測數據，數據真實可靠，預測結果基本符合客觀規律。

4.2 煤層瓦斯壓力可靠性分析

野彪二號煤礦地勘時期測定的各可采煤層瓦斯壓力數據，受其測試條件和過程的影響，可靠性不高，本次評估不予采用。

本次評估，根據《勘探報告》測定的3、5、7、10、12號煤層瓦斯含量間接法反算各可采煤層瓦斯壓力，其中：3號煤層瓦斯壓力為0.81～1.77MPa；5號煤層瓦斯壓力為0.79～2.49MPa；7號煤層瓦斯壓力為0.68～1.24MPa；10號煤層瓦斯壓力為1.35～1.63MPa；12號煤層瓦斯壓力為0.77～1.59MPa。

同時參照鄰近礦井《勘探報告》、《鑒定報告》及《參數測試報告》測定的各可采煤層瓦斯壓力數據，其中，5號煤層瓦斯壓力為0.36～1.51MPa；7號煤層瓦斯壓力為 0.20～1.46MPa；10 號 煤 層 瓦 斯 壓 力 為 0.34～0.42MPa；12號煤層瓦斯壓力為0.22～1.61MPa。

將本礦井瓦斯含量反算瓦斯壓力數據及收集到的鄰近礦井資質單位測定的各可采煤層瓦斯壓力數據與標高進行分析擬合，根據擬合關系野彪二號煤礦3、5、7、10、12號煤層瓦斯壓力與標高的線性關系明顯，符合瓦斯壓力隨著標高的降低而增大的賦存規律。

綜上所述，本次評估，鄰近礦井3、5、7、10、12號煤層瓦斯壓力數據為資質單位實測，數據真實可靠；本礦井瓦斯含量等參數為資質單位實測數據，因此采用瓦斯含量等參數反算瓦斯壓力數據，真實可靠。

5 煤層突出危險性評估

野彪二號煤礦3、5、7、10、12號煤層瓦斯基本參數與判定煤層突出危險性評估指標如下所述。

5.1 煤層瓦斯參數結合瓦斯地質分析法對煤層進行突出危險性評估

收集3、5、7、10、12號煤層礦井《勘探報告》提供的瓦斯含量為8.99～12.72m3/t，根據收集的本礦井《勘探報告》提供的瓦斯含量反算瓦斯壓力為0.81～1.77MPa。煤層最大瓦斯含量及最大瓦斯壓力均大于臨界值，因此，野彪二號煤礦3、5、7、10、12號煤層具有煤與瓦斯突出危險性。

綜合以上分析，采用瓦斯參數結合瓦斯地質分析法評估野彪二號煤礦3、5、7、10、12號煤層具有煤與瓦斯突出危險性。

5.2 多指標綜合預測法對煤層進行突出危險性評估

根據收集的3、5、7、10、12號煤層礦井《勘探報告》提供的瓦斯含量反算瓦斯壓力為0.81～1.77MPa，《勘探報告》提供的煤層最小堅固性系數為1.2，最大瓦斯放散初速度大約為24.71mmHg，煤的最高破壞類型為Ⅲ；收集鄰近礦井資質單位測定的煤層最小堅固性系數為0.71，最大瓦斯放散初速度35.50mmHg，，煤的最高破壞類型為Ⅲ。各單項指標中只有堅固性系數沒有超過臨界值，但礦區范圍內賦存隱伏斷層，斷層帶內的煤體受到斷層形成時的擠壓和揉搓，將大大降低煤層的堅固性，因此，在構造區域煤層堅固性系數將小于0.5。因此，按照相關文件要求，采用多指標綜合預測法評估野彪二號煤礦3、5、7、10、12號煤層具有煤與瓦斯突出危險性。

綜上所述，根據瓦斯參數結合多指標綜合預測法，綜合評估野彪二號煤礦（兼并重組）礦區范圍內3、5、7、10、12號煤層均具有煤與瓦斯突出危險性。

6 結論

（1）通過對野彪二號煤礦各煤層進行煤與瓦斯突出危險性評估，評估認為各煤層均具有煤與瓦斯突出危險性。同時通過對《勘探報告》提供的各煤層瓦斯含量、瓦斯壓力可靠性分析，評估認為《勘探報告》提供的各煤層瓦斯含量數據可以反映各煤層瓦斯含量的真實情況。而瓦斯壓力數據勘探部門出具有“關于《貴州省遵義縣野彪一號井田瓦斯壓力測試報告》、《貴州省遵義縣野彪二號井田瓦斯壓力測試報告》更正說明”，更正說明中，勘探部門詳細說明了勘探期間測定的各煤層瓦斯壓力數據偏大、異常，本次各煤層突出危險性大小分析，地勘部門測定的瓦斯壓力數據不予采用。

（2）各可采煤層突出危險性大小的分析主要根據地勘提供的瓦斯含量及間接法計算瓦斯壓力。各煤層瓦斯含量、間接法計算瓦斯壓力與標高擬合分析，預測同一標高（+500m標高）各煤層瓦斯含量、瓦斯壓力分別為：3號煤層瓦斯含量為11.77m3/t，瓦斯壓力1.52MPa；5號煤層瓦斯含量為18.97m3/t，瓦斯壓力2.01MPa；7號煤層瓦斯含量為16.37m3/t，瓦斯壓力1.96MPa；10號煤層瓦斯含量為14.32m3/t，瓦斯壓力1.74MPa；12號煤層瓦斯含量為10.73m3/t，瓦斯壓力1.45MPa。從同一標高各煤層瓦斯含量、瓦斯壓力來看，3、12號煤層瓦斯含量、瓦斯壓力均小于5、7、10號煤層。初步分析3、12號煤層突出危險性相對5、7、12號煤層較小。

另外，根據區域內鄰近礦井實際發生的突出事故和動力現象情況，區域內發生過突出事故和動力現象的煤層主要為5、7和10號煤層，從區域內大部分煤礦的生產實際情況來看，3、12號煤層在整個區域未發生過突出事故或動力現象。

因此，綜上分析，根據各煤層地勘測定的瓦斯含量及間接法反算瓦斯壓力參數，同時結合區域內鄰近礦井實際發生的突出事故和動力現象情況，綜合分析認為，3、12號煤層突出危險性相對5、7、10號煤層較小。