閆志恒，劉慧敏

（同煤集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司，山西大同 037002）

急傾斜厚煤層瓦斯涌出量預(yù)測研究

閆志恒，劉慧敏

（同煤集團(tuán)同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司，山西大同 037002）

通過研究煤層瓦斯貯存及運(yùn)移規(guī)律，并結(jié)合礦井歷史資料，利用數(shù)學(xué)方法和結(jié)合實(shí)際測量的方法對中大槽煤層進(jìn)行瓦斯涌出量預(yù)測，預(yù)測瓦斯涌出量為23.95 m3/t，預(yù)測結(jié)果基本可靠，為今后煤層瓦斯涌出量預(yù)測提供借鑒意義。

瓦斯涌出量；綜釆工作面；單元測量法

大黃山豫新煤業(yè)礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究表明，其礦井地質(zhì)規(guī)律單一，頂板巖性主要以灰-深灰色粉砂巖為主，裂隙不發(fā)育，地層呈厚層狀，煤層厚度為19.67～56.07 m，平均25.12 m為特厚煤層。為瓦斯賦存提供了良好的賦存條件。

本文對貯存及運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行了研究，并利用單元法對礦井綜采工作面的瓦斯涌出進(jìn)行了預(yù)測[1-5]。+735綜放工作面在生產(chǎn)過程中絕對瓦斯涌出量為13.96 m3/min，此時采空區(qū)向采面涌出瓦斯為8.56 m3/min，煤壁平均涌出瓦斯為5.4 m3/min，采空區(qū)的瓦斯涌出為工作面主要瓦斯來源。通過對礦井歷史資料的借鑒，通過數(shù)學(xué)方法和結(jié)合實(shí)際測量的方法對中大槽煤層進(jìn)行瓦斯涌出量預(yù)測瓦斯涌出量為25 m3/t左右，與其礦井鑒定礦井相對瓦斯涌出量為23.95 m3/t，預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確率大于85%，預(yù)測結(jié)果基本可靠。

1 單元法測定綜放面工作面瓦斯涌出研究

1.1 單元法測定工作面瓦斯涌出的原理

單元法的測定主要是把一個整體氛圍若干個單元來進(jìn)行分別計算，在+735綜放工作面中，先以煤壁到支架之間看做一個整體進(jìn)行劃分，以進(jìn)風(fēng)巷為開端，先劃分為7個區(qū)間段，記為A、B、C、D、E、F、G區(qū)間段，見圖1，每一個區(qū)間段設(shè)定5個測點(diǎn)記為1、2、3、4、5。然后分別對每一個區(qū)間段的每一個測點(diǎn)瓦斯涌出量、瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)量進(jìn)行測量，然后對每個區(qū)間段所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，根據(jù)所得數(shù)據(jù)對工作面的瓦斯涌出量及瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行分析。

圖1 +735綜放工作面區(qū)域劃分圖

跟據(jù)平衡定律得出每個區(qū)段的瓦斯平衡方程、風(fēng)量平衡方程：

式中：Qi為流入?yún)^(qū)段的風(fēng)量，m3/min；Qo為流出區(qū)段的風(fēng)量，m3/min；Qg為從采空區(qū)流入本區(qū)段的風(fēng)流，m3/min；qg為從采空區(qū)涌入本區(qū)段的瓦斯量，m3/min；qf為本區(qū)段內(nèi)煤壁、頂?shù)装寮安陕涿禾康耐咚褂砍隽浚琺3/min；cg為采空區(qū)漏風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?；ci為流入本區(qū)段風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?；co為流出本區(qū)段風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?。

由上式計算出每個區(qū)段中的采空區(qū)的漏風(fēng)量和采空區(qū)的瓦斯涌出量以及煤壁、頂?shù)装搴筒陕涿禾抗ぷ髅婵偟耐咚褂砍隽俊?/p>

1.2 單元法測定工作面瓦斯涌出的步驟

1）測點(diǎn)分布。首先對+735工作面進(jìn)行了解，以支架為參照物進(jìn)行測點(diǎn)分布，大致5個斷面的測點(diǎn)分布在第7、17、27、37、47、57支架，每一個斷面安實(shí)際情況在分布5個測點(diǎn)。

2）利用中速表或微速表測定各個測點(diǎn)風(fēng)速，進(jìn)行記錄，利用便攜式瓦斯測定儀測量瓦斯?jié)舛?，并記錄?/p>

3）根據(jù)平衡方程對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算出每個區(qū)間的采空區(qū)漏風(fēng)量、采空區(qū)瓦斯涌出量及采煤落煤的瓦斯用死涌出量。

1.3 單元法測定結(jié)果

我們在生產(chǎn)班期間，按照上述測定步驟對大黃山礦大傾角厚煤層+735斜切綜放工作面瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速（風(fēng)量）進(jìn)行了多次測定，測定數(shù)據(jù)及計算結(jié)果，如表1和表2所示。

表1 +735綜放面單元法測定統(tǒng)計表

表2 +735綜放面瓦斯涌出量分段測定法計算表

2 急傾斜厚煤層煤層瓦斯涌出量預(yù)測

2.1 礦井瓦斯涌出量預(yù)測

按礦井設(shè)計生產(chǎn)能力0.60 Mt/a，并以先采上部煤層，后采下部煤層（即下行開采）的原則，預(yù)測中大槽和八尺槽煤層開采時的礦井瓦斯涌出量。采用分源法預(yù)測中大槽和八尺槽開采時的礦井瓦斯涌出量，根據(jù)前面計算所得到的礦井不同埋深的煤層瓦斯含量，分別進(jìn)行中大槽和八尺槽煤層開采時的礦井瓦斯涌出量，即可得礦井在不同開采深度時的礦井瓦斯涌出量[6-10]。礦井瓦斯涌出量預(yù)測部分結(jié)果，如表3所示。

表3 開采中大槽煤層礦井相對瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果

3 結(jié)論

根據(jù)礦井2012年度瓦斯等級鑒定結(jié)果，礦井相對瓦斯涌出量為23.95 m3/t，礦井的開采水平為+733 m，此水平煤層埋深一般在250～320 m之間，平均埋深為285 m。本次礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果：埋深為285 m開采中大槽煤層時，礦井瓦斯涌出量為25 m3/t左右。本次中大槽煤層預(yù)測結(jié)果與礦井正常生產(chǎn)的實(shí)際瓦斯涌出量基本一致，預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確率大于85%，預(yù)測結(jié)果基本可靠。

[1]王生全.煤與瓦斯突出預(yù)測中的煤體結(jié)構(gòu)指標(biāo)研究[J].西北地質(zhì)，1999，32（3）：28-32.

[2]李彬剛，景興鵬.瓦斯涌出量預(yù)測研究現(xiàn)狀和進(jìn)展[J].陜西煤炭，2007（5）：20-22.

[3]楊陸武，彭立世，曹運(yùn)興.應(yīng)用瓦斯地質(zhì)單元法預(yù)測煤與瓦斯突出[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，1997，8（3）：21-26.

[4]吳世躍.煤層瓦斯擴(kuò)散與滲流規(guī)律的探討[J].山西礦業(yè)學(xué)院學(xué)報，1994（3）：259-263.

[5]樊孝敏，杜衛(wèi)新.用地質(zhì)的觀點(diǎn)分析瓦斯賦存和運(yùn)移規(guī)律[J].煤炭技術(shù)，2004（4）：78-80.

[6]付永水，王恩營.低瓦斯煤層工作面瓦斯涌出量預(yù)測與防治[J].焦作工學(xué)院學(xué)報，2004，23（4）：247-250.

[7]張福旺，張國樞.礦井瓦斯災(zāi)害防控體系[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

[8]劉柏松.興安礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律與瓦斯預(yù)測[D].焦作：河南理工大學(xué)，2011.

[9]王曉彬.新安礦井瓦斯賦存規(guī)律研究[D].焦作：河南理工大學(xué)，2010.

[10]焦作礦業(yè)學(xué)院瓦斯地質(zhì)研究室.瓦斯地質(zhì)概論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1990.

Prediction of Gas Emission in Steep-inclined Thick Coal Seam

YAN Zhiheng,LIU Huimin
(Tongfa Dongzhouyao Coal Co.,Ltd.,Datong Coal Mine Group,Datong 037002,China)

On the analysis of gas storage and transport rules,combined with historic data of a mine, mathematics method and practical measurement were used to predict gas emission in large and middle-seam to be 23.95 m3/t.The results is proved basically reliable.The study could provide a reference for future gas emission prediction.

gas emission;fully-mechanized mining face;measurement by unit

TD713

A

1672-5050（2015）03-0001-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.03.001

（編輯：薄小玲）

2015-02-06

山西省科技產(chǎn)業(yè)化環(huán)境建設(shè)項目（2012072018）.

閆志恒（1988-），男，山西大同人，大學(xué)本科，助理工程師，從事煤礦開采技術(shù)工作。