穿层钻孔瓦斯抽放半径

淮北矿业（集团）公司

芦岭矿8煤层瓦斯抽采半径测定研究报告

北京科技大学

淮北矿业集团公司芦岭矿

二○○八年一月

目录

目录 (1)

1. 研究的内容与方法 (3)

2. 矿井概况及开采范围 (5)

3. 煤系地层及煤层赋存情况 (7)

3.1. 地层 (7)

3.2. 含煤地层 (9)

3.3. 煤层赋存情况 (12)

3.4. 煤质特征 (17)

3.5. 地质构造特征 (21)

3.6. 水文地质情况 (25)

3.7. 矿井水文地质类型及水害威胁程度 (30)

3.8. 煤层瓦斯赋存、煤尘及煤的自燃情况 (31)

4. 8煤层瓦斯基本参数 (32)

4.1. 8煤层原始瓦斯压力分析 (32)

4.2. 8煤层原始瓦斯含量分析 (33)

4.3. 8煤层瓦斯流量的测定 (35)

4.4. 8煤层透气性系数的测定 (38)

4.5. 8煤层其他瓦斯地质参数 (40)

5. 8煤层瓦斯抽采半径与相关参数分析 (43)

5.1. 有效抽采半径与时间之间的关系 (45)

5.2. 抽采半径与负压之间的关系 (46)

5.3. 抽采半径与钻孔直径之间的关系 (47)

5.4. 抽采半径与煤层透气性系数之间的关系 (47)

6. 总结 (49)

1.研究的内容与方法

芦岭矿是淮北矿业集团公司煤与瓦斯突出最为严重的矿井，自建井以来已经发生大小有记录的煤与瓦斯突出或动力现象20余次。特别是2000年以来突出发生的频率和强度不断增大，其中2002年4月7日发生在Ⅱ一采区Ⅱ818采面3#煤眼斜石门的煤与瓦斯突出极其强烈，共突出煤量8924t，喷出瓦斯量多达123万m3；日常生产期间也经常有不同程度的小型突出或动力现象发生。突出隐患的存在不仅极大增加了企业的生产成本，而且随着生产规模的日趋展开或开采水平的不断延深将严重威胁着安全生产，形势非常严峻。

随着矿井煤与瓦斯突出危险性的不断提高，相应的安全管理和决策工作也必将面临更加严重的考验。首先是现场工程技术人员从意识上要更加重视对突出煤层瓦斯赋存、运移、涌出特征及煤与瓦斯突出规律的分析与掌握；其次是在此基础上逐步总结出比较适合本矿井实际条件的瓦斯预测技术及其指标体系，并力求加以应用、推广；最后达到跟踪采掘进程及时制定出有效安全措施的目的。

鉴于此，在淮北矿业集团公司领导的积极关注和支持下，由集团公司通防处牵头并周密组织，芦岭煤矿与北京科技大学土木与环境工程学院联合开展了“芦岭煤矿8煤层穿层钻孔瓦斯抽采半径测定”工作，该项目主要包括以下几方面的研究内容：

1）收集与整理芦岭矿8煤层瓦斯相关参数测量的数据，包括压力、流量、透气系数及K1、Δh2、Smax等进行分析。

2）8煤层煤的工业性指标（f、a、b和ΔP等）测试分析。

3）确定8煤层穿层钻孔瓦斯抽采半径。

研究方法的主要依据：

1）《煤层煤样采取方法GB482-95》；

2）《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法MT／T 638-96》；

3）《钻孔瓦斯涌出初速度的测定方法MT／T 639-96》；

4）《钻屑瓦斯解吸指标的测定方法MT／T 641-96》；

5）《煤矿瓦斯抽放技术规范MT／T 692-97》；

6）《煤矿安全规程》；

7）《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范MT637-96》；

8）《煤的工业分析方法》；

数据分析的方法主要运用MATLAB软件对瓦斯渗流方程编程求其数值解；运用ORIGIN软件进行现场实验数据的分析与制图。

2.矿井概况及开采范围

芦岭煤矿位于皖北宿州市东南20余公里处，北距淮北市（集团公司所在地）82公里。井田中心位于北纬33°35′59″，东经117°06′30″。东以F32断层为界，经淮煤地[1998]300号文批准，西以补13线和6-7线为界与朱仙庄煤矿相邻，浅部以10层煤露头为界，深部以-800m等高线为界，走向长约8.2km，倾斜宽3.6km，勘探面积29.5 km2，主井坐标：X=3712619.34，Y=39516759.99，Z=25.00；采矿登记面积（包括生活区）为33.877km2。X=3710155～3717195，Y=39510865～39520175。芦岭煤矿西临津浦铁路，距芦岭火车站9km，矿区专用铁路在此与津浦铁路接轨，井田北有宿（县）—泗（县）省道、南有宿（县）—蚌（蚌埠市）101省道穿过，各有9km矿区公路与之相连，阴雨无阻。井田范围内除采矿形成的塌陷湖外，均为农田，地形平坦，呈西高东低的趋势变化，标高在22～25m之间。井田内的水系主要是塌陷湖及沱河。沱河是一条经人工修整的季节性河流，斜切井田南部，另有孟家沟、卜陈沟与沱河相通，地表水系较为简单整齐，且多为人工修整的沟渠。

矿井设计由华东煤炭公司设计院承担，设计年生产能力为150万吨，设计服务年限66.1年。1960年12月开始建井，1969年12月简易投产，以后边生产边基建，于1976年达到并超过设计生产能力，后来又经过多次局部技术改造，使矿井年生产能力稳定在180万吨以上，最高年产量突破200万吨。根据原煤炭部[87]煤生开字第65号文批准，从1988年起进行矿井改扩建工程，改扩建后的年生产能力为240万吨，并于1993年12月完成。但由于矿井向深部及两翼伸展后煤层赋存条件复杂，至今尚未能达到改扩建的生产能力。

矿井开拓方式为竖井石门分水平开拓，共划分三个水平，Ⅰ水平为-210m～-400m，Ⅱ水平为-400m～-590m，经原淮北矿务局设计处、地测处商定，Ⅲ水平下限定为-800m。

采区开拓前进式，工作面回采后退式，实行跨上山无煤柱回采。

采煤方法：走向长壁全陷落和厚煤层低位放顶煤开采方法。