韋 雷

（晉煤集團 鄭莊煤礦籌建處，山西 沁水048200）

晉煤集團鄭莊煤礦規(guī)劃面積107.67km2，煤層埋藏深度為600～1000m，回采煤層為3＃煤層，設(shè)計可采儲量319.7Mt，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力4.0Mt／a。礦井平均日產(chǎn)量為12121t，采用長壁大采高綜合機械化采煤工藝，煤巷采用綜合機械化掘進施工工藝，巖巷采用放炮落矸，多功能鏟運（斗）車裝矸、運輸，錨網(wǎng)噴支護。

晉煤集團鄭莊煤礦目前正處于基建階段，沒有條件進行井下實測煤層瓦斯含量，地質(zhì)勘探送檢的70個煤樣的平均殘存瓦斯含量為9.52m3／t，接近于高瓦斯礦井的相對瓦斯涌出量?；诖?，在對鄭莊井田大量地勘瓦斯資料和地質(zhì)資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合地面瓦斯抽采鉆井數(shù)據(jù)對地勘測定結(jié)果進行修正，而后根據(jù)礦井開拓方式、煤層賦存及煤質(zhì)、煤層瓦斯含量分布規(guī)律等條件，運用分源預測法對該礦瓦斯涌出量進行預測對指導該礦的通風設(shè)計、瓦斯抽放設(shè)計及瓦斯管理等工作是非常必要的。

1 分源法預測瓦斯涌出量的原理分析

分源預測法是一種以煤層瓦斯含量為主要依據(jù)預測瓦斯涌出量的一種方法，該方法通過對煤礦井下各個瓦斯涌出源頭的瓦斯涌出量進行計算后，對整個礦井的瓦斯涌出量進行預測。礦井生產(chǎn)實踐表明：受礦井生產(chǎn)過程的影響，煤層及其周邊圍巖瓦斯賦存的平衡條件被打破，導致失衡區(qū)域內(nèi)圍巖、所采煤層及相鄰采空區(qū)內(nèi)的瓦斯向巷道內(nèi)涌入，各個瓦斯涌出量構(gòu)成整個礦井的瓦斯涌出量。其本質(zhì)為根據(jù)煤礦生產(chǎn)不同時期，各個瓦斯涌出源頭瓦斯涌出量的大小來預測礦井不同時期的瓦斯涌出量。分源法預測瓦斯涌出量的原理為：在掌握礦井煤層賦存及開采技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)礦井各個地點瓦斯涌出規(guī)律，計算采掘工作面及周邊圍巖的瓦斯涌出量，在該計算結(jié)果的基礎(chǔ)之上礦井采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，達到預測礦井或一個采區(qū)的瓦斯涌出量的目的。

2 瓦斯賦存規(guī)律分析

2.1 地勘鉆孔瓦斯含量修正

鄭莊煤礦地面瓦斯抽采井鉆孔取樣采用的是比較先進的繩索取芯技術(shù)。該技術(shù)是美國Long year公司開發(fā)的旨在減少取芯過程煤樣損失瓦斯量的一種快速取芯技術(shù)?？s短了取芯時間、減少取芯過程煤樣損失瓦斯量，所以，地面井鉆孔瓦斯含量數(shù)據(jù)相對比較準確。以地勘測定結(jié)果為基礎(chǔ)、以地面井實測結(jié)果為依據(jù)，對地面井實測不同埋深下的瓦斯含量與地勘鉆孔相同、相近埋深的瓦斯含量的比值進行加權(quán)平均，得到鄭莊煤礦3＃煤層地面井實測瓦斯含量為地勘瓦斯含量的2.38倍，根據(jù)此修正系數(shù)對地勘鉆孔瓦斯含量進行修正。在對地勘鉆孔瓦斯含量進行修正過程中，考慮到地勘鉆孔和地面井鉆孔測定存在一些偶然性誤差，因此，在煤層地質(zhì)構(gòu)造及賦存條件無較大變化情況下，對少數(shù)測定數(shù)據(jù)明顯不符合瓦斯帶賦存趨勢的測點進行剔除，修正后的瓦斯含量見表1。

表1 根據(jù)地面井瓦斯含量修正后的地勘瓦斯含量

2.2 瓦斯賦存規(guī)律模型確定

對表1中修正后的地勘測點的原煤瓦斯含量與煤層埋藏深度進行擬合，結(jié)果見圖1。

圖1 煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系

根據(jù)地勘鉆孔測定的瓦斯含量、地面井鉆孔瓦斯含量與埋深關(guān)系圖，得到鄭莊煤礦3＃煤層瓦斯含量與煤層埋深的基本數(shù)學關(guān)系式：W＝0.029H－6.145 R2＝0.784式中：W為煤層瓦斯含量，m3／t；H為煤層埋深，m。

瓦斯含量具有隨煤層埋深的增加而增大的趨勢。根據(jù)模型預測煤層埋深每增加100m，瓦斯含量增加2.9 m3／t。參照煤層底板等高線圖及井上下對照圖，按鄭莊礦3＃煤設(shè)計采深580～1100m計算出井田內(nèi)不同地點的煤層瓦斯含量，預測3＃煤層瓦斯含量分布為10.97～25.47 m3／t。

3 礦井瓦斯涌出量預測

根據(jù)修正后的瓦斯參數(shù)及確定的瓦斯賦存規(guī)律，采用分源預測法對鄭莊煤礦瓦斯涌出量進行預測，結(jié)果見表2，在預測過程中，因井田內(nèi)地面布置大量的地面瓦斯抽采井，受地面瓦斯抽采井的影響，為確保預測結(jié)果更為準確，在預測計算時應(yīng)將地面瓦斯抽采井抽采的瓦斯量予以核減，否則預測結(jié)果要比井下實際瓦斯含量要大。所以，本次進行礦井瓦斯涌出量預測時，對地面瓦斯抽采井的抽采量進行統(tǒng)計，并對其進行核減。

表2 礦井瓦斯涌出量預測一覽

由表2瓦斯涌出量預測結(jié)果可以看出，鄭莊煤礦為高瓦斯礦井，采區(qū)最大相對瓦斯涌出量為51.04m3／t，最大絕對瓦斯涌出量為429.58m3／min；礦井最大相對瓦斯涌出量為70.43m3／t，最大絕對瓦斯涌出量為592.84m3／min，在以后的生產(chǎn)過程中應(yīng)加強礦井瓦斯治理。

4 結(jié)語

1）根據(jù)地勘瓦斯含量的測定數(shù)據(jù)，結(jié)合鄭莊煤礦地面抽采井測定的煤層瓦斯含量值預測3＃煤層的最大瓦斯含量為25.47m3／t。

2）通過瓦斯賦存規(guī)律研究，得出了3＃煤層瓦斯含量（W）與埋藏深度（H）的關(guān)系，根據(jù)模型預測煤層埋深每增加100m，瓦斯含量增加2.9m3／t。

3）在鄭莊煤礦處于基建階段，沒有條件進行井下實測煤層瓦斯含量，這種瓦斯涌出量預測方法對該礦的通風設(shè)計、瓦斯抽放設(shè)計、瓦斯管理提供了技術(shù)支持，對該礦瓦斯防治工作具有重要的指導意義。