河南神火兴隆矿业有限责任公司泉店煤矿二1煤层瓦斯基础参数测定与分析

河南神火兴隆矿业有限责任公司泉店煤矿

二1煤层瓦斯基础参数测定与分析

报告书

河南理工大学瓦斯地质研究所

二○一一年○三月二十日

目录

前言 (1)

1、矿井概况 (2)

2、矿井瓦斯基础参数测定 (2)

2.1 瓦斯含量 (2)

2.2 煤的坚固性系数（f） (4)

2.3 煤的瓦斯放散初速度（△P） (5)

2.4 瓦斯压力 (6)

3、煤层瓦斯基本参数测定结果分析 (7)

前言

受神火兴隆矿业有限公司泉店煤矿的委托，河南理工大学承担了“泉店煤矿二1煤层瓦斯基础参数测定”项目的技术服务工作。

在签订项目合同后，河南理工大学瓦斯地质研究所按合同要求，派专业工程技术人员来泉店煤矿深入井下现场考察，确定测定地点，完成了项目测定技术方案的制定和方案设计，具体指导项目工程施工、参数测定等技术工作的实施，并深入井下进行瓦斯基础参数的日常考察和测定；甲方承担了项目工程的施工，安排工程技术人员配合乙方进行项目测定技术工作。在双方真诚合作和共同努力下，经过井下测定和实验室分析，全面完成了煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤的瓦斯放散初速度以及煤的坚固系数等重要瓦斯基础参数的测定工作。

在系统统计分析泉店煤矿矿井、工作面瓦斯涌出状况，全面测定瓦斯基础参数的基础上，现提出项目成果“泉店煤矿煤层瓦斯基础参数测定”技术报告，以期指导泉店煤矿日常瓦斯防治技术工作，提高矿井防治瓦斯技术工作的针对性，确保矿井安全生产。

1、矿井概况

泉店煤矿位于禹州煤田东部的禹州市和许昌县之间，大部分属许昌县管辖，西北隅在禹州市境内。矿井设计年生产能力1.2Mt，服务年限44.26a 。矿井采用立井、单水平上下山开拓。水平大巷标高为二1煤层底板–500m，立井井筒深度为672.6m。矿井设计采用走向长壁后退式综采放顶煤开采方法，全部垮落法管理顶板。矿井通风方式为抽出式，通风系统为中央并列式，工业场地内设风井，副井进风，风井回风，目前矿井总风量为135m3/s。

2、矿井瓦斯基础参数测定

本次瓦斯基础参数测定针对泉店煤矿二1煤层，由于条件有限，参数测定区域选择在东翼11采区二1煤层11070工作面，测点沿11070工作面上、下顺槽以及切眼合理布置。

2.1 瓦斯含量

煤层原始瓦斯含量是指单位质量原始煤体所含有的瓦斯量（换算成标准状态下的体积），常用m3/t或ml/g作为计量单位。煤层原始瓦斯含量是实施矿井瓦斯预测和煤与瓦斯突出预测的重要依据。本次研究过程中采用井下解吸法测定二1煤层瓦斯含量。

测定方法采用“AQ1046-2007地勘时期煤层瓦斯含量测定方法”进行，测定仪器见图1。该方法测定煤层瓦斯含量的原理是：根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸测定前的损失瓦斯量，再通过实验室解吸测定煤样中残存瓦斯量后计算煤层瓦斯

含量。

图1 瓦斯含量测定解吸仪

首先在井下选定的合适测定地点，即在11070工作面上顺槽260米处、11070工作面上顺槽600米处、11070工作面切眼距下口70米处、11070工作面下顺槽240米处、11070工作面下顺槽700米处。在打到设计深度后采集煤样300～400g ，立即装入煤样罐中密封，然后与瓦斯解吸速度测定仪连接，以测定煤样解吸瓦斯量随时间变化规律。瓦斯解吸测定结束后，对煤样罐进行检漏试验，然后送实验室进行残存瓦斯量测定。

解吸测定前煤样暴露在大气中损失的瓦斯量，即损失瓦斯量由下式采用最小二乘法回归计算：

0t k V s (1) 式中 Vs ——煤样自煤壁脱落暴露在大气中起到解吸测定开始前煤样解吸瓦斯量，ml ；

t 0——煤样在解吸测定前的暴露时间，min 。

煤层瓦斯含量测试结果见表2.1.

表2.1 二1煤层原始瓦斯含量测试成果表

编号测试点位置瓦斯含量

（m3/t.r）

CH4

（%）

标高

（m）

Wp1 11070工作面上顺槽260米处 1.687.12 -452

Wp2 11070工作面上顺槽600米处 1.63 6.98 -446

Wp3 11070工作面切眼距下口70米处 1.857.15 -479

Wp4 11070工作面下顺槽240米处 2.1212.65 -520

Wp5 11070工作面下顺槽700米处 1.728.26 -502

2.2 煤的坚固性系数（f）

煤的坚固性系数是一个反映煤体抵抗外力作用能力的综合指标，它取决于煤的组成成分、煤级、煤体结构等。这种方法是建立在脆性材料破碎遵循破碎材料面积力能学说的基础上形成的，即“脆性材料被破碎时所消耗的功与其所增加的表面积的n次方成正比。根据这一原理，目前通常采用落锤法进行煤坚固性系数的测定，并按下式计算：

e n

f

20

式中：f——煤的坚固性系数；

n——落锤次数（对于Ⅰ、Ⅱ类煤n=5；对于Ⅲ、Ⅳ类煤n=3）；

e——5份煤样粉末总高度，mm。

在瓦斯突出预测中，f值是一个有效指标，它定量地反映了煤体结构和煤体强度特征。f值越大，煤体结构相对越完整，突出危险性越小；反之突出危险性越大。本次测试工作主要从11070工作面上、

下顺槽采集多组煤样，通过实验室分析测试二1煤层坚固性系数值（表2.2）。

表2.2 二1煤层坚固性系数和瓦斯放散初速度测定成果表

测试地点见煤标高

（m）

煤层埋深

（m）

f△P

11070工作面回上顺槽90m -452 5720.22 17

11070工作面回上顺槽150m -4515710.13 21 11070工作面回上顺槽240m -4515710.63 16 11070工作面回上顺槽420m -4505700.15 16.5 11070工作面回上顺槽550m -4495690.25 13

11070工作面回上顺槽630m -4485680.25 17.5 11070工作面回上顺槽680m-4475670.12 15.5 11070工作面回下顺槽90m-5216410.14 17 11070工作面回下顺槽130m-5196390.14 21 11070工作面回下顺槽200m-5156350.17 22 11070工作面回下顺槽280m -5196390.14 18 11070工作面回下顺槽340m -5216410.19 14 11070工作面回下顺槽420m -5176370.17 20 11070工作面回下顺槽530m -5106300.2 23 11070工作面回下顺槽600m -5026220.24 15 11070工作面回下顺槽700m -5026220.12 14 11070工作面回下顺槽760m -5006200.18 17 11070工作面回下顺槽820m -5216410.18 18

2.3 煤的瓦斯放散初速度（△P）

煤的瓦斯放散初速度定量地反映了瓦斯从新揭露煤体中解吸、运移出来的快慢程度。一般情况下煤体结构越不完整，瓦斯放散初速度值越高，瓦斯突出危险性也越大。本次鉴定工作主要从11070工作面上、下顺槽采集多组煤样，通过实验室分析测试二1煤层瓦斯放散初速度值（表2.2）。