新建矿井瓦斯突出危险性预测方法

杨海涛,张艳利（.焦作煤业集团科学技术研究所；.河南工业和信息化职业学院,河南 焦作 454000）

新建矿井瓦斯突出危险性预测方法

杨海涛1,张艳利2
（1.焦作煤业集团科学技术研究所；2.河南工业和信息化职业学院,河南 焦作 454000）

摘 要：新河矿井为一在建矿井，所采煤层具有瓦斯含量高和瓦斯压力的的特点，通过对该矿瓦斯地质特征进行分析，对煤层的突出危险性进行了预测，并在实际生产中得到了验证。为矿井的安全生产提供了保障，并为其他新建矿井煤层突出危险性预测提供了方法和借鉴经验。

关键词：瓦斯地质；含量；压力；突出危险性

1　矿井概况

新河矿井位于焦作煤田深部，处于北东向区域大断裂九里山断层上升盘（下盘），南部紧依近东西向大断裂凤凰岭断层，本区基本构造形态为地层走向大致呈北20～40°，倾向南东，倾角7～14°的单斜构造，伴有中小正断层多条。

2　 本区瓦斯赋存特征

区内构造决定了该区瓦斯成分，含量及其运移和分布规律：

2.1 瓦斯成分、含量及分带

（1）瓦斯成分和含量。本区煤层瓦斯成分变化较大，主要由CH4、N2、CO2组成。氮气（N2）成分较高者分布于F212断层附近，35和37勘探线-450m以浅。煤层瓦斯含量则具有埋深增加而含量大致增大的趋势。

（2）瓦斯分带。根据瓦斯分带原则：一般以成分80%为界线，小于80%者为瓦斯风化带，大于80%者为沼气带范围，本区瓦斯风化带大致分布在3702孔周围，其余地段均为沼气带范围。

2.2 瓦斯地质特征

（1）煤层特征。本区煤层具有较高的瓦斯容量、雄厚的生气源岩、较高的生气量和较大的瓦斯吸附容量特征。

（2）煤层埋藏深度对瓦斯赋存的影响。煤层的埋深不仅影响着煤的生气量，而且影响着煤层气的储藏量。

（3）顶底板对瓦斯的封闭。煤层顶底板岩性的差异对瓦斯封闭作用有所不同，本区煤层顶、底板以泥岩、砂质泥岩为主，透气性较差，对瓦斯的扩散起封闭、阻隔作用，不利于瓦斯的扩散。

（4）煤与瓦斯突出指标。本区在地质勘探期和基建期间分别对煤与瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数和煤层瓦斯压力进行了测试。据测定参数分析本区二1煤层应为临界突出危险和具突出危险煤层。

（5）瓦斯含量分布及预测研究。根据测定样本参数分析，本井田内二1煤层的瓦斯含量随其埋藏标高变化趋势见公式1。

y=-0.0223x+8.1107 （公式1）

y：瓦斯含量，单位为m3/t。

x：煤层的埋藏标高，单位为m。

由公式1预计，在本井田内，二1煤层（-320～-800m）的瓦斯含量预测在15.25～25.95m3/h之间。

（6）瓦斯压力及预测研究。根据测定样本参数分析，本井田内二1煤层的瓦斯压力随其埋藏标高变化趋势见公式2。

y=-0.0022x+0.2181 （公式2）

y：瓦斯压力，单位为MPa。

x：煤层的标高，单位为m。

由公式2预计，在本井田内，二1煤层（-320～-800m）的瓦斯压力预测在0.9～2.0MPa之间。

3　 煤与瓦斯突出危险性预测

3.1 煤与瓦斯突出危险性参数测定及统计

根据本矿井瓦斯含量的预测结果，该矿井二1煤层瓦斯含量y1随其标高x1的变化规律为 y1=-0.0223x1+8.1107，瓦斯压力y2随其标高x2的变化规律为y2=-0.0022x2+0.2181，在本井田内二1煤层（-320～-800m）的瓦斯含量预测在15.247～25.951m3/h之间；二1煤层（-320～-800m）的瓦斯压力预测在0.9～2.0Mpa之间。

3.2 煤与瓦斯区域突出危险性预测

根据所测得的瓦斯参数结果，在本井田内二1煤层（-320～-800m）瓦斯压力为0.9～2.0MPa，瓦斯含量为15.247～25.951m3/h，超过了临界值。结合实际生产中在进行瓦斯区域治理时在第一揭煤钻场，12091上、下顶抽巷瓦斯喷孔现象，因此判断本井田全部为突出危险区。

4　结论及建议

4.1 主要结论

（1）根据本井田地质构造特征分析，煤层瓦斯与断层的性质、落差大小有密切关系，落差大的开放性断层，使煤层与含水性或透气性较好的太原组、奥陶系地层和上覆砂岩段对接，从而有利于瓦斯的逸散而出现瓦斯含量低值带。

（2）煤层顶底板岩性的差异对瓦斯封闭作用有所不同，本区煤层顶、底板以泥岩、砂质泥岩为主，透气性较差，对瓦斯的扩散起封闭、阻隔作用，不利于瓦斯的扩散。

（3）根据已测定的瓦斯参数，开采的二1煤层属于煤与瓦斯突出煤层。

4.2 主要建议

（1）该矿井构造条件复杂，均为临界突出危险和突出危险区，故开采过程中应加强瓦斯地质工作，掌握瓦斯规律、提前瓦斯抽放、加强通风管理和瓦斯浓度监测工作等，以保证矿井安全生产。

（2）矿井煤与瓦斯突出矿井，在构造应力集中部位和松软煤地带，加强瓦斯防治工作。

（3）瓦斯赋存是不均衡的，要首先掌握瓦斯的富集规律，划定富集区，把瓦斯富集区、构造应力集中部位、松软煤分层发育地带作为重点防治范围。

（4）建立地面抽放站，开采过程中要坚持先探后掘、先抽后采的原则。

作者简介：杨海涛（1979-），男，河南焦作人，助理工程师，2010年毕业于河南理工大学地质工程专业，现从事物探、水文地质工作。