煤层瓦斯赋存规律及突出特征

煤层瓦斯赋存规律及突出特征

一、瓦斯赋存规律

1.瓦斯地质单元内邻近矿井瓦斯含量测定

涵利昌煤矿与新兴煤矿、天源煤业第八有限公司、国民煤业以及永昌煤业统属一个瓦斯地质单元。其西侧为新兴煤矿，东侧由近及远分别为天源煤业第八有限公司、国民煤业以及永昌煤业。河南理工大学煤矿安全工程技术研究中心在开展本项目前，曾经在本瓦斯地质单元内测定了大量的煤层瓦斯含量，测定结果见表1。

表1邻近矿井煤层原始瓦斯含量

由表1可以看出，测定地点的埋藏深度集中在420~520m范围内，测定的原煤瓦斯含量在6.11~9.54m3/t之间，平均为7.82m3/t；总体上看，煤层瓦斯含量比较高。由表还可以计算出，天源八公司、国民煤业以及永昌煤业的100m瓦斯梯度分别1.51m3/t、1.58m3/t 和1.58m3/t，由东向西，煤层瓦斯含量逐步增加，趋势明显。

2.煤层瓦斯含量赋存规律

将整个瓦斯地质单元内邻近矿井煤层瓦斯含量（见表1）和涵利昌煤矿实测煤层瓦斯含量（见表2）汇总，绘制成瓦斯含量与埋藏深度的关系（见图2）。从图中可以看出，

为了利用瓦斯含量进行预测，保留一定的富余系数以保证安全生产，在相同埋深条件下，选取最大瓦斯含量，可以推算出具体埋藏深度下煤层的上限瓦斯含量，绘制图形（如图3）。

图3 瓦斯含量上限与煤层埋深关系图

图3可以看出，瓦斯含量（W）上限具有随煤层埋深（H）增家而增大，其关系为W=0.0194H+0.0738。涵利昌煤矿二1煤层埋深为0~395m，依据该关系可以计算出其二1

煤层瓦斯含量上限为0.07~7.74m3/t。

二、煤与瓦斯突出情况

邻近的天源煤业第八有限公司、国民煤业有限公司和永昌煤业有限公司先后被鉴定为突出矿井，其二1煤层均具有突出危险性。其深部的伊川电力集团总公司何庄煤矿2007年10月也被鉴定为煤与瓦斯突出矿井。

1.煤层突出特征

该瓦斯地质单元内与涵利昌煤矿相邻其它矿井突出情况如表3所示。

表3 邻近矿井突出情况

据天源煤业第八有限公司二1煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告，该矿井历史上发生过动力现象，但由于矿上工作人员更替频繁，造成了资料未保存而无法查阅历史动力现象的发生情况。动力现象是片帮或冒顶引起的瓦斯异常涌出，或是煤与瓦斯突出现象已无法确认。但通过现有工作人员介绍和鉴定期间井下工作时现场观测，矿井在生产过程中二1煤层经常出现喷孔、卡钻、顶钻、吸钻、以及响煤炮等典型的突出征兆，在一定程度上说明煤层具有突出危险性。天源煤业第八有限公司矿井动力现象大致情况如下：

（1）天源煤业第八有限公司在进行煤与瓦斯突出鉴定期间，2008年7月6日在2101工作面下巷开口以里50m（标高+67m）采用煤电钻施工直径为42mm的煤层测

定瓦斯含量钻孔时，钻至15m时发生喷孔。

（2）天源煤业第八有限公司在进行煤与瓦斯突出鉴定期间，2008年7月7日在2101工作面上巷开口以里190m（标高+110m）采用煤电钻施工直径为42mm的煤层测定瓦斯含量钻孔时，钻至11m时发生喷孔。

另据何庄煤矿煤与瓦斯突出矿井鉴定报告，何庄煤矿在基建和生产期间，发生过动力现象，但由于当时认识不足且时间较早，没有文字记载，具体时间不详。根据现场工程技术人员的回忆，大致情况如下：

（1）东大巷充电硐室外东10m处布置岩石测压钻孔时，钻孔见煤时发生喷孔，喷出煤粉2~3矿车；

（2）在掘进11采区回风上山3车场小联络巷（岩石巷道）时，掘进头从向西转向北并掘进10m后，在施工超前排放瓦斯钻孔时发生喷孔，由于工人撤出时未停钻机，发生钻机继续运行和岩石摩擦引燃瓦斯事故；

（3）11013工作面切眼掘进过程中，打超前瓦斯排放钻孔时发生过2次喷孔事故，最大一次喷出煤量约1矿车。

综合分析，矿区内瓦斯突出有如下几个特点：

（1）以小型突出为主，且突出多发生在煤巷掘进期间；

（2）多数突出前有明显的突出预兆，如响煤炮、煤尘飞扬、煤体外移、瓦斯涌出突然增大等；

（3）煤与瓦斯突出的主要控制因素是埋藏深度、地质构造和煤层煤厚度变化；

（4）石门揭煤危险程度高、突出强度大；

（5）由于马岭山煤田受豫西滑动构造的影响，从整个井田的分布规律看，东部的突出危险要大于西部。

2.煤层突出的关键参数特征

伊川电力集团总公司何庄煤矿位于涵利昌煤业有限公司深部，何庄煤矿为煤与瓦斯突出矿井。根据2007年河南理工大学所做的何庄煤矿突出鉴定报告，在埋深为772m处测定的最大瓦斯压力为1.7MPa。天源煤业第八有限责任公司位于涵利昌煤业有限公司东邻，开采标高相近，矿井东西宽约400~600m，南北长1448m，矿区面积0.6405m2，矿井2008被鉴定为突出矿井，在标高范围是＋115~＋50m测定原始瓦斯含量最大值为9.09m3/t，瓦斯压力最大值为1.39MPa。国民煤业有限公司位于涵利昌煤业有限公司东部，

井田东西走向长0.50~0.76km，南北宽0.92~0.49km，井田面积约0.57km2，在标高范围是＋119~＋167m，测定原始瓦斯含量最大值为7.89m3/t，瓦斯压力最大值为1.28MPa。伊川县永昌煤业有限公司位于涵利昌煤业有限公司东部，井田东西走向约1.19km，南北倾斜宽0.79km，井田面积约0.672km2，测定原始瓦斯含量最大值为9.54m3/t，瓦斯压力最大值为1.16MPa。涵利昌煤业有限公司邻近矿井测定的部分瓦斯压力见表4。

表4 邻近的矿井瓦斯压力

为了利用瓦斯压力进行预测，在埋深400~800m之间，每20m取一个压力最大值进行线性回归如图4所示，可以推算出具体埋藏深度下煤层的上限瓦斯压力，二者存在的线性关系为P=0.0016H+0.3473。利用这一关系可计算出当相对瓦斯压力为0.74MPa时，

从邻近矿井的瓦斯动力现象及突出情况还可以看出，永昌煤业始突标高为+257.5m，马岭山煤矿的始突标高为+303m，天源煤业第八有限公司发生瓦斯动力现象最浅的标高为+110m，整个瓦斯地质单元内的矿井瓦斯突出及动力现象均发生在标高+303m以下。