区域危险性预测研究

安林煤矿六、八采区区域预测指标及临界值研究

魏保安 1 朱振 2 王振刚1

（1．河南安林煤业有限公司安林煤矿，河南安阳 455133；

2．安阳鑫龙煤业（集团）有限责任公司通风防突部河南安阳 455133)

摘要：通过对河南安林煤业有限公司六、八采区二1煤层瓦斯地质资料、煤层瓦斯赋存规律、采掘瓦斯涌出量等资料的统计与分析以及六、八采区二1煤层突出危险性预测参数的测定，选取合适的预测指标，并确定六、八采区区域预测临界值。

关键词：煤与瓦斯突出区域预测指标临界值

煤与瓦斯突出是煤矿安全生产过程中重要灾害之一，对矿井各采区瓦斯赋存规律及突出参数进行研究, 能够准确、科学地预测矿井瓦斯突出危险区，以确保煤矿安全高效生产。长期的区域突出预测实践表明，区域预测需要考虑突出矿井及突出煤层的地质条件，尤其是煤层瓦斯赋存和构造煤的发育条件。随着安林矿井采深延伸煤层瓦斯含量高，导致煤与瓦斯突出危险性较大，制约了高产高效矿井建设，严重影响了该矿的安全高效生产[1-3]。通过分析该矿井六、八采区的瓦斯赋存规律, 把瓦斯地质资料和指标预测技术结合起来, 对该采区的突出区域进行了预测, 为矿井的安全生产提供了技术依据。

1. 矿井概述

河南安林煤业有限公司（以下称“安林煤矿”）隶属于河南省煤层气开发利用有限公司，自建井以来发生煤与瓦斯突出事故75次，其中100~500t的大型突出有16次，最大突出强度为450t。

1.1 井田地质构造和水文地质概况

安林煤矿位于安阳～鹤壁煤田的中西部，位于太行山背斜与华北平原的过渡带，井田内地层自下而上为中奥陶统马家沟组，中石炭统本溪组，上石炭统太原群，下二迭统山西组，上二迭统石千峰组，第四系冲积物及黄土；矿区从总体上来看是一单斜构造，底层走向呈箕状波形变化，其内部中、小型断层构造比较发育，构造类型以高角度正断层、褶皱为主，部分地区受岩浆岩侵入。

该矿区位于珍珠泉域地下水径流带，井田内煤层埋深大、覆盖层厚、隔水性较好，在地表无露头，地表水不能直接补给主充水含水层。通过分析：矿区水文地质条件相对简单，最大开采水平（-600m）时，预测正常涌水量为242.27m3/h，最大涌水量为484.54m3/h。

1.2 煤层赋存规律和煤质特征

安林煤矿主采山西组二1煤层，该煤层全区可采且矿区范围煤层赋存标高为+60～-610m，埋深约68～769.90m。煤层厚度0.91～8.25m，平均为4.69m；均方差为1.22，变异系数为26.0%。煤层结构较简单，局部含一夹矸，夹矸厚0.07～0.25m，岩性一般为泥岩、炭质泥岩。矿区煤为黑～灰黑色，以粒状为主，内生裂隙发育，可见镜煤条带；莫氏硬度为2～3度，视密度为1.51t/m3，真密度为1.61t/m3；该煤层宏观煤岩组分以亮煤为主，镜煤及暗煤次之，夹丝炭薄层和透镜体。

2.采区煤与瓦斯突出预测参数测定

2.1 煤体破坏类型

在六、八采区工作面进行煤体破坏类型跟踪观测，总体而言，揭露的煤体均不同程度

上受到岩浆岩侵入影响。煤体普遍较硬，为钢灰色，断裂面呈土状，致密坚硬，黯淡光泽块状，敲击时发出礑礑响声。依据煤体破坏类型的分类，该采区煤体破坏类型为I 、II 类煤，未发现典型的构造煤。

2.2煤坚固性系数和瓦斯放散初速度测定

根据煤坚固性系数和瓦斯放散初速度测定方法，在安林煤矿六、八采区范围采掘巷道内采集新鲜煤样进行预测参数测定，测定结果见表1所示。

表1 煤的坚固性系数及瓦斯放散初速度测定结果表

由煤坚固性系数和瓦斯放散初速度测定结果可知，安林煤矿六、八采区二1煤层由于岩浆岩侵入，均为高变质程度的天然焦、天然半焦和超级无烟煤等高变质系列的煤。煤体普遍较硬，构造煤不发育，煤壁煤体完整、用手难以掰开，块状、条带清晰明显。六采区所测坚固性系数f 值在0.59~0.79之间，瓦斯放散初速度△P 在2.0~5.0之间；八采区所测坚固性系数f 值在0.63~1.20之间，瓦斯放散初速度△P 在1.0~7.0之间。由实际测定的预测参数得出：六、八采区二1煤层预测区域的煤体结构不具备发生煤与瓦斯突出危险。

2.3 煤层瓦斯含量及压力测定

煤层瓦斯含量是单位质量煤中所含的瓦斯体积（换算为标难状态）量，单位是m 3/t 或ml/g ，现场测定采用钻屑解吸法实测煤层瓦斯含量。钻屑解吸法的测定原理是：井下采集煤样，实测煤样的瓦斯解吸量，根据煤样的井下瓦斯解吸规律推算煤样采集过程中的损失瓦斯量，然后测定煤样的残存瓦斯量，最后根据煤样的取样损失瓦斯量、井下瓦斯解吸量、残存

瓦斯量和煤样重量计算煤层瓦斯含量[4-5]

。根据钻屑解吸法测定瓦斯含量的基本原理和《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）、《煤与瓦斯突出危险性区域预测方法》（GB/T25216-2010）中的相关规定，对安林煤矿六、八采区范围内煤层瓦斯含量测点进行了合理布置；由于六、八采区受到一定测定条件的限制，因而采用间接法对采区二1煤层的瓦斯压力进行测定，即

先测定煤层原始瓦斯含量，然后利用朗格缪尔方程反算煤层原始瓦斯压力[6]

。

编号 测试位置 所在 采区

煤体破坏类型 ΔP

f

1 26082上顺槽口 六采区

Ⅰ类 2.0 0.74 2 26062下顺槽距迎头20m

II 类

5.0 0.65 3 26062下顺槽距开口50m II 类 2.0 0.59 4 26062下顺槽距开口100m Ⅰ类 3.0 0.79 5 28061上顺槽距开口80m 八采区

Ⅰ类 2.0 1.20 6 28061上顺槽距开口150m

Ⅰ类 1.0 1.07 7 28061联巷

Ⅰ类

1.5 1.11 8 28061C 上顺槽距开口200m Ⅰ类 1.0 0.86 9 28071上顺槽距开口100m II 类 7.0 0.63 10

28071上顺槽距开口200m

Ⅰ类 5.5 1.04