棲鳳煤業(yè)瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)試應(yīng)用研究

高 星，張兵奇，王長(zhǎng)建

(1.山西忻州神達(dá)棲鳳煤業(yè)有限公司，山西 寧武 036000; 2.河南理工大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454003)

隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采深度和強(qiáng)度的不斷加大，瓦斯災(zāi)害越來(lái)越嚴(yán)重，防治煤與瓦斯突出的工作越來(lái)越重要。近年來(lái)，許多專家都在致力于防治煤與瓦斯突出方面的研究。本文結(jié)合山西忻州神達(dá)棲鳳煤業(yè)有限公司的實(shí)際情況，對(duì)井下瓦斯含量和瓦斯壓力進(jìn)行了參數(shù)測(cè)定，并對(duì)此過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究，以期為該礦瓦斯災(zāi)害治理工作提供數(shù)據(jù)資料和理論基礎(chǔ)。

1 工程概況

井田位于寧武煤田西北部，井田內(nèi)基本為黃土覆蓋，主要可采2、5號(hào)煤層均為厚煤層，賦存穩(wěn)定，儲(chǔ)量豐富，煤層硬度中等，頂?shù)装鍡l件較好，瓦斯含量低，煤層具有自燃性，煤塵具爆炸性，水文地質(zhì)條件屬于中等類型。礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量0.9 Mt/a。

山西忻州神達(dá)棲鳳煤業(yè)有限公司現(xiàn)開(kāi)采5#煤層，目前正在進(jìn)行+1325南翼運(yùn)輸大巷和514輔助運(yùn)輸上山的掘進(jìn)工作，為了防止在掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)煤與瓦斯突出事故，因此，進(jìn)行了瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)試的應(yīng)用研究。

2 工程實(shí)踐

2.1 瓦斯含量測(cè)試

瓦斯含量測(cè)試項(xiàng)目實(shí)施期間，采用井下鉆屑的方法進(jìn)行。項(xiàng)目組人員在井下具備條件的地點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置地點(diǎn)見(jiàn)表1，測(cè)點(diǎn)布置圖見(jiàn)圖1。

表1 井下瓦斯測(cè)點(diǎn)分布

據(jù)測(cè)試結(jié)果，用Excel軟件分析各測(cè)點(diǎn)埋深與瓦斯 含量的線性關(guān)系，得到埋深與瓦斯含量的關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖1 井下瓦斯測(cè)點(diǎn)分布圖

圖2 埋深與瓦斯含量的線性關(guān)系圖

由以上分析得出，埋深與瓦斯含量的線性關(guān)系為y=0.002 6x－0.011 7，而山西忻州神達(dá)棲鳳煤業(yè)有限公司5#煤層最大埋深為370 m，因此，可以推算出最大埋深處的瓦斯含量為0.95 m3/t，由此可見(jiàn)，該礦的瓦斯含量很低。

2.2 瓦斯日?qǐng)?bào)表觀測(cè)

由5#煤層埋深與瓦斯含量的線性關(guān)系得出，山西忻州神達(dá)棲鳳煤業(yè)有限公司5#煤層的瓦斯含量較低，技術(shù)人員在觀測(cè)期間，每天記錄井下測(cè)點(diǎn)的瓦斯變化情況，綜合得到瓦斯日?qǐng)?bào)表曲線見(jiàn)圖3。

圖3 瓦斯日?qǐng)?bào)表曲線圖

3 瓦斯壓力參數(shù)測(cè)定研究

研究壓力測(cè)試采用注漿封孔、被動(dòng)測(cè)壓方法，測(cè)定山西忻州神達(dá)棲鳳煤業(yè)有限公司5#煤層瓦斯壓力。鉆孔實(shí)施采用在本煤層中打順層鉆孔的方法，即選擇好鉆孔位置后，利用鉆機(jī)垂直掘進(jìn)頭工作面方向打順層鉆孔，深度25～30 m。然后向測(cè)壓鉆孔安設(shè)測(cè)壓管等設(shè)備，對(duì)孔口進(jìn)行密封后，采用注漿泵向鉆孔注入漿液，等漿液凝固并產(chǎn)生一定強(qiáng)度后安裝壓力表進(jìn)行壓力測(cè)試的方法。

3.1 測(cè)試地點(diǎn)

5號(hào)煤層瓦斯壓力測(cè)試地點(diǎn)。

5號(hào)煤層瓦斯壓力測(cè)點(diǎn)布置在5號(hào)煤層+1325南翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)頭工作面，見(jiàn)圖4。其中，孔口標(biāo)高為+1 285 m，距離井底車場(chǎng)約120 m，終孔標(biāo)高+1 282.8 m，鉆孔長(zhǎng)50 m。

圖4 瓦斯壓力測(cè)點(diǎn)平面布置示意圖

3.2 測(cè)壓儀器

1)利用測(cè)壓儀器順層鉆孔直接測(cè)定瓦斯壓力，鉆孔方法為上向鉆孔，水泥漿封孔，被動(dòng)式測(cè)壓。實(shí)驗(yàn)煤層的瓦斯壓力測(cè)試按照《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測(cè)定方法》(AQ/T1047－2007)。

2)壓力觀測(cè)時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)實(shí)施期間，工作人員觀測(cè)壓力的時(shí)間為30天，平均兩天觀測(cè)一次，將觀測(cè)結(jié)果整理記錄后，通過(guò)Excel分析，得出鉆孔瓦斯壓力隨時(shí)間變化的規(guī)律圖，見(jiàn)圖5。

圖5 鉆孔瓦斯壓力隨時(shí)間變化的規(guī)律圖

3.3 實(shí)驗(yàn)分析對(duì)比

為了更好地對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)瓦斯壓力的可靠性和準(zhǔn)確性，工作人員現(xiàn)場(chǎng)用井下鉆屑解析法觀測(cè)掘進(jìn)頭工作面瓦斯含量的情況，通過(guò)儀器觀測(cè)得到掘進(jìn)頭工作面的瓦斯含量為0.42 m3/t。

將采集的煤樣送回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)試驗(yàn)得到5#煤層+1325南翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)頭工作面的吸附常數(shù)和工業(yè)分析結(jié)果。見(jiàn)表2。

表2 5#煤層+1325南翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)頭工作面吸附常數(shù)及工業(yè)分析結(jié)果表

結(jié)合5#煤層+1325南翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)頭工作面瓦斯含量數(shù)據(jù)及下面公式反推瓦斯壓力:

由上述公式反推得到，5#煤層+1325南翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)頭工作面的瓦斯壓力為0.058 MPa，這與圖5所得到的瓦斯壓力的最大數(shù)據(jù)基本吻合。

4 結(jié)論

1)由瓦斯含量測(cè)試測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，棲鳳煤業(yè)5#煤層瓦斯含量隨著深度增加有增大的趨勢(shì)，根據(jù)線性關(guān)系得知最大埋深出的瓦斯含量為0.95 m3/t，由此可得該煤層瓦斯含量很低。

2)由瓦斯日?qǐng)?bào)表數(shù)據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，煤層瓦斯含量比較低，與測(cè)定結(jié)論相一致。

3)由瓦斯參數(shù)測(cè)定及數(shù)據(jù)分析知5#煤層+1325南翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)頭工作面的瓦斯壓力為0.058 MPa，與壓力觀測(cè)的數(shù)據(jù)基本吻合，進(jìn)一步說(shuō)明該煤層瓦斯含量比較低。

4)隨著開(kāi)采深度的增加，瓦斯含量有增大的趨勢(shì)，為了安全生產(chǎn)，要在開(kāi)采深度加大的同時(shí)要不斷的對(duì)煤層瓦斯含量進(jìn)行檢測(cè)，并且隨時(shí)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。

［1］國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.防治煤與瓦斯突出規(guī)定［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2009:10－35.

［2］國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.(AQ1.08－2006)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法，2006.