高瓦斯厚煤層井筒揭煤突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

郭魏虎

（陜西彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西 咸陽(yáng) 7123602）

引言

小莊井田位于陜西省咸陽(yáng)市彬縣、長(zhǎng)武縣一帶的彬長(zhǎng)礦區(qū)中部，煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6Mt/a，礦井為高瓦斯礦井。煤層厚度一般在20m左右，所揭煤層為4#煤，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，井田水文地質(zhì)勘探類型屬以裂隙充水為主，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單類型，即“二類一型”。

小莊煤礦主井、副井已經(jīng)于2010年10月成功進(jìn)行了揭煤工作。在整個(gè)揭煤過(guò)程中發(fā)現(xiàn)局部地區(qū)瓦斯較大，同時(shí)通過(guò)地質(zhì)資料可以發(fā)現(xiàn)小莊煤礦二號(hào)副立井、回風(fēng)立井處于高瓦斯地區(qū)，同時(shí)煤層含水比較多，使得井筒揭煤區(qū)域的瓦斯參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)定以及井筒揭煤瓦斯防治工作增加了困難。高瓦斯易自燃厚煤層條件下井筒揭煤防突技術(shù)的影響在全國(guó)也少有研究，為徹底消除井筒揭煤瓦斯危險(xiǎn)，因此有必要針對(duì)小莊煤礦二號(hào)副立井、回風(fēng)立井揭穿4#煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)進(jìn)行研究，保證礦井安全、順利揭開(kāi)煤層，同時(shí)為小莊礦井后續(xù)瓦斯治理提供技術(shù)依據(jù)。

表14#煤煤層突出危險(xiǎn)性指標(biāo)值

1 煤與瓦斯預(yù)測(cè)依據(jù)

綜合作用假說(shuō)能夠全面說(shuō)明煤與瓦斯突出機(jī)理，故用其作為預(yù)測(cè)的理論基礎(chǔ)。不同的預(yù)測(cè)范圍有其側(cè)重點(diǎn)，作為區(qū)域性預(yù)測(cè)，把瓦斯地質(zhì)動(dòng)力因素、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定瓦斯壓力和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤的突出傾向性參數(shù)、采掘集中應(yīng)力等作為判斷突出危險(xiǎn)性和劃分突出危險(xiǎn)性的主要手段。在工作面預(yù)測(cè)方面，把當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐牡貞?yīng)力、瓦斯與煤（巖）物理力學(xué)性質(zhì)的分布狀態(tài)作為判斷依據(jù)。

2 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)指標(biāo)

2.1 單項(xiàng)指標(biāo)法。在國(guó)內(nèi)，單項(xiàng)指標(biāo)法考慮的預(yù)測(cè)指標(biāo)有煤的破壞類型、瓦斯放散初速度ΔP、煤的堅(jiān)固性系數(shù)f和煤層瓦斯壓力p。其核心技術(shù)在于各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定，數(shù)值的大小直接決定著煤層是否具有突出危險(xiǎn)性。各項(xiàng)指標(biāo)的臨界值應(yīng)根據(jù)彬長(zhǎng)礦區(qū)實(shí)際測(cè)定數(shù)據(jù)的平均經(jīng)驗(yàn)值來(lái)確定，如無(wú)實(shí)測(cè)資料可參考《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第十三條。

2.2 綜合指標(biāo)D K法。采用綜合指標(biāo)法來(lái)預(yù)測(cè)煤層的突出危險(xiǎn)性，該方法是通過(guò)在工作面實(shí)際準(zhǔn)確測(cè)量煤層瓦斯壓力、瓦斯放散初速度，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤體堅(jiān)固性系數(shù)，通過(guò)整理計(jì)算得出綜合指標(biāo)D和K值，再與臨界值相比較直接得出煤層是否有突出危險(xiǎn)，核心技術(shù)在于參數(shù)的測(cè)定。

2.3 其他預(yù)測(cè)方法。 其他預(yù)測(cè)方法有按煤的變質(zhì)程度預(yù)測(cè)和煤體變形特征值評(píng)價(jià)煤層突出危險(xiǎn)性。這兩種預(yù)測(cè)方法對(duì)所采煤樣要求比較高，測(cè)定內(nèi)容比較復(fù)雜，不能夠在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)定，所以不適合小莊煤礦揭穿4#煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

我國(guó)在石門（井筒）揭煤突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)時(shí)主要采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法、綜合指標(biāo)法或其他經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)有效的方法。

在小莊煤礦，井筒掘進(jìn)工作面涌水量較大，無(wú)法采用鉆屑指標(biāo)法和鉆孔瓦斯涌出初速度法進(jìn)行測(cè)試。所以，在現(xiàn)場(chǎng)主要采用瓦斯壓力指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)（△P）與煤的堅(jiān)固性系數(shù)（f值），再根據(jù)綜合指標(biāo)D值和K值預(yù)測(cè)煤層的突出危險(xiǎn)性。通過(guò)綜合多組數(shù)據(jù)來(lái)鑒定煤層突出危險(xiǎn)性的大小，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

只有當(dāng)D≥0.25和K值（K無(wú)煙煤≥20，K其他煤種≥15）同時(shí)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，煤層才具有突出危險(xiǎn)。

小莊煤礦二號(hào)副立井揭煤區(qū)域的4#煤層瓦斯壓力和D值大于臨界值；小莊回風(fēng)立井只有瓦斯壓力超過(guò)臨界值，但是其他指標(biāo)均不超過(guò)臨界值。由于煤層含水，煤質(zhì)較硬，揭煤區(qū)域內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定構(gòu)造簡(jiǎn)單，小莊煤礦二號(hào)副立井及回風(fēng)立井揭煤區(qū)域的4#煤層無(wú)突出危險(xiǎn)性。但小莊煤礦二號(hào)副立井、回風(fēng)立井煤層埋深較大（618.5m、606m），煤層較厚（10.5m、9.0m），煤層瓦斯壓力及瓦斯含量較大，所以在井筒揭煤施工過(guò)程中采取了施工瓦斯排放鉆孔的防治措施，采取安全措施遠(yuǎn)距離放炮一次全斷面揭露煤層，未發(fā)生煤與瓦斯突出事故，順利安全完成井筒揭煤工作。

結(jié)語(yǔ)

本次小莊煤礦井筒揭煤，能提供的實(shí)際資料分析不太適合按煤的變質(zhì)程度后變形特征等方法，適合突出預(yù)測(cè)方法為單項(xiàng)指標(biāo)法和綜合指標(biāo)D與K，通過(guò)單項(xiàng)指標(biāo)法和綜合指標(biāo)D與K的測(cè)定與計(jì)算，完全滿足本次井筒揭煤突出預(yù)測(cè)的要求。

[1]煤礦安全規(guī)程[M].煤炭工業(yè)出版社，2010.

[2]防治煤與瓦斯突出規(guī)定[M].煤炭工業(yè)出版社，2009.

[3]煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社，2005.