紅稗地煤礦煤與瓦斯突出危險性預(yù)測

吳 超（運城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運城 044000）

紅稗地煤礦煤與瓦斯突出危險性預(yù)測

吳 超
（運城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運城 044000）

通過對紅稗地煤礦井下取樣分析和現(xiàn)場實測，分別得出煤樣破壞類型等級、原始瓦斯參數(shù)、堅固性系數(shù)、瓦斯放散初速度等數(shù)據(jù)的測取和分析，并在研究煤的初始釋放瓦斯膨脹能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，對所測煤層進行煤與瓦斯突出危險性綜合性預(yù)測。

煤與瓦斯突出；瓦斯壓力；瓦斯膨脹能

1　煤礦概況

（1）煤層賦存狀況。紅稗地煤礦隸屬貴州省清鎮(zhèn)市，鑒定的突出危險性預(yù)測煤層為礦界范圍內(nèi)標(biāo)高+1100 m的K5煤層，K5煤層為礦區(qū)目前主采煤層，全區(qū)穩(wěn)定可采。煤層厚度5.4—5.6m，平均厚度5.50m；（2）礦井瓦斯概況。煤礦2010年度瓦斯等級鑒定和二氧化碳測定報告可知:該礦鑒定為高瓦斯礦井；（3）煤塵爆炸性及煤的自燃傾向性。根據(jù)貴州省煤田地質(zhì)局實驗室對K5煤層的鑒定報告，K5煤層煤塵無爆炸性，自然發(fā)火傾向為不易自燃（Ⅲ類）；（4）煤礦瓦斯動力現(xiàn)象證明。根據(jù)紅稗地煤礦提供的《紅稗地煤礦瓦斯動力現(xiàn)象證明》：“截至鑒定前，紅稗地煤礦在采掘過程中，未發(fā)生過符合煤與瓦斯突出基本特征的瓦斯動力現(xiàn)象。同期內(nèi)紅稗地煤礦周邊的礦井在采掘過程中，未發(fā)生過符合煤與瓦斯突出基本特征的瓦斯動力現(xiàn)象”［1-2］。

2　現(xiàn)場瓦斯數(shù)據(jù)測定

通過對紅稗地煤礦井下采掘系統(tǒng)條件分析，在充分進行現(xiàn)場勘查后，確定了瓦斯壓力測定鉆孔實施方案［3-4］，測壓工作結(jié)束之后，測壓鉆孔參數(shù)及瓦斯壓力測定結(jié)果見表1；

表1　瓦斯壓力測定鉆孔參數(shù)及結(jié)果表

根據(jù)《煤與瓦斯突出礦井鑒定規(guī)范》［3］的要求，取一水平副井大巷測壓點3，1#鉆孔獲取的相對瓦斯壓力值為0.30MPa，并將其作為判斷K5每層是否存在突出危險性的重要指標(biāo)之一。

3　其他突出參數(shù)測定

（1）煤的破壞類型。根據(jù)鑒定人員在井下對K5煤層暴露點的觀察，K5煤層呈不規(guī)則小塊或粒狀，層理紊亂，無次序，顏色偏暗，用手捻之可成粉末。根據(jù)《煤與瓦斯突出礦井鑒定規(guī)范》要求，K5煤層破壞類型為Ⅳ類。

（2）煤的堅固性系數(shù)測定。本次測定采用落錘法測定煤樣堅固性系數(shù)，即f值。由于本次所取煤樣全部為軟分層煤，所以其粒徑都很小，K5煤層煤樣的堅固性系數(shù)測定結(jié)果見表2。

表2　K5煤層煤樣f值測定結(jié)果

根據(jù)測定結(jié)果可知紅稗地煤礦K5煤層的堅固性系數(shù)最小值為0.231。

（3）煤樣的瓦斯放散初速度⊿p測定。測定瓦斯放散初速度⊿p，選用的是WT-1型瓦斯擴散速度測試系統(tǒng)，最終測定結(jié)果匯總?cè)缦卤?。

表3　紅稗地煤礦K5煤層煤樣測定數(shù)據(jù)表

根據(jù)上述測試結(jié)果，紅稗地煤礦K5煤層煤樣的最大瓦斯放散初速度ΔP=33.1mmHg。

（4）初始釋放瓦斯膨脹能指標(biāo)測定。煤樣初始釋放瓦斯膨脹能是一個反映地應(yīng)力，瓦斯壓力及煤體強度在突出過程中的作用的綜合指標(biāo)，其臨界值為42.98mJ/g。紅稗地煤礦K5煤層的初始釋放瓦斯膨脹能測定結(jié)果為46.53mJ/g，大于弱突出的臨界值42.98mJ/g。

4　結(jié)論和建議

（1）結(jié)論。1）根據(jù)測定各項數(shù)據(jù)看，K5煤層破壞類型為Ⅳ類；煤層堅固性系數(shù)為0.231，小于0.5；煤層瓦斯放散初速度為33.1mmHg，大于10mmHg；煤層相對瓦斯壓力為0.30MPa，小于0.74MPa；其中，前三個數(shù)據(jù)均已達到《防突規(guī)定》中的單項臨界指標(biāo)，但K5煤層的相對瓦斯壓力沒有達到《防突規(guī)定》中的單項臨界指標(biāo)要求，缺乏突出動力，因此綜合各單項指標(biāo)可判斷，在鑒定范圍內(nèi)K5煤層沒有突出危險性；2）紅稗地煤礦K5煤層煤樣的初始釋放瓦斯膨脹能為35.72mJ/g，小于弱突出的臨界值42.98mJ/g，因此從初始釋放瓦斯膨脹能指標(biāo)來看，紅稗地煤礦在現(xiàn)有礦界范圍內(nèi)標(biāo)高+1110m以上的K5煤層內(nèi)沒有突出危險性；3）綜上所述，紅稗地煤礦在現(xiàn)有礦界范圍內(nèi)標(biāo)高+1110m以上的K5煤層沒有突出危險。

（2）建議。在本次測定過程中，瓦斯壓力最大值出現(xiàn)在測點3附近，其埋深為175m。按照瓦斯梯度與埋深成正比的原則，同等標(biāo)高埋深有可能不同，這樣同標(biāo)高埋深較深的地方煤層瓦斯壓力可能會高于測點3的瓦斯壓力，所以當(dāng)開采這樣的區(qū)域時，要注意加強對煤與瓦斯突出的預(yù)測預(yù)報工作，發(fā)現(xiàn)有突出征兆及時采取綜合防突措施，避免發(fā)生突出事故。

［1］《關(guān)于加強煤與瓦斯突出礦井鑒定工作的通知》（煤安監(jiān)辦［2005］11號），國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局［S］.

［2］《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》［S］.國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，2009.

［3］《煤礦安全規(guī)程》［S］.國家煤礦安全監(jiān)察局，2011.

［4］《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》，AQ/T1047-2007［S］. ［5］《煤與瓦斯突出礦井鑒定規(guī)范》［S］.AQ1024-2006.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.064