棲鳳煤業瓦斯基礎參數測試應用研究

高 星，張兵奇，王長建

(1.山西忻州神達棲鳳煤業有限公司，山西 寧武 036000; 2.河南理工大學 能源科學與工程學院，河南 焦作 454003)

隨著我國煤礦開采深度和強度的不斷加大，瓦斯災害越來越嚴重，防治煤與瓦斯突出的工作越來越重要。近年來，許多專家都在致力于防治煤與瓦斯突出方面的研究。本文結合山西忻州神達棲鳳煤業有限公司的實際情況，對井下瓦斯含量和瓦斯壓力進行了參數測定，并對此過程中存在的問題進行了分析和研究，以期為該礦瓦斯災害治理工作提供數據資料和理論基礎。

1 工程概況

井田位于寧武煤田西北部，井田內基本為黃土覆蓋，主要可采2、5號煤層均為厚煤層，賦存穩定，儲量豐富，煤層硬度中等，頂底板條件較好，瓦斯含量低，煤層具有自燃性，煤塵具爆炸性，水文地質條件屬于中等類型。礦井設計年產量0.9 Mt/a。

山西忻州神達棲鳳煤業有限公司現開采5#煤層，目前正在進行+1325南翼運輸大巷和514輔助運輸上山的掘進工作，為了防止在掘進過程中出現煤與瓦斯突出事故，因此，進行了瓦斯基礎參數測試的應用研究。

2 工程實踐

2.1 瓦斯含量測試

瓦斯含量測試項目實施期間，采用井下鉆屑的方法進行。項目組人員在井下具備條件的地點布置測點，測點布置地點見表1，測點布置圖見圖1。

表1 井下瓦斯測點分布

據測試結果，用Excel軟件分析各測點埋深與瓦斯 含量的線性關系，得到埋深與瓦斯含量的關系見圖2。

圖1 井下瓦斯測點分布圖

圖2 埋深與瓦斯含量的線性關系圖

由以上分析得出，埋深與瓦斯含量的線性關系為y=0.002 6x－0.011 7，而山西忻州神達棲鳳煤業有限公司5#煤層最大埋深為370 m，因此，可以推算出最大埋深處的瓦斯含量為0.95 m3/t，由此可見，該礦的瓦斯含量很低。

2.2 瓦斯日報表觀測

由5#煤層埋深與瓦斯含量的線性關系得出，山西忻州神達棲鳳煤業有限公司5#煤層的瓦斯含量較低，技術人員在觀測期間，每天記錄井下測點的瓦斯變化情況，綜合得到瓦斯日報表曲線見圖3。

圖3 瓦斯日報表曲線圖

3 瓦斯壓力參數測定研究

研究壓力測試采用注漿封孔、被動測壓方法，測定山西忻州神達棲鳳煤業有限公司5#煤層瓦斯壓力。鉆孔實施采用在本煤層中打順層鉆孔的方法，即選擇好鉆孔位置后，利用鉆機垂直掘進頭工作面方向打順層鉆孔，深度25～30 m。然后向測壓鉆孔安設測壓管等設備，對孔口進行密封后，采用注漿泵向鉆孔注入漿液，等漿液凝固并產生一定強度后安裝壓力表進行壓力測試的方法。

3.1 測試地點

5號煤層瓦斯壓力測試地點。

5號煤層瓦斯壓力測點布置在5號煤層+1325南翼運輸大巷掘進頭工作面，見圖4。其中，孔口標高為+1 285 m，距離井底車場約120 m，終孔標高+1 282.8 m，鉆孔長50 m。

圖4 瓦斯壓力測點平面布置示意圖

3.2 測壓儀器

1)利用測壓儀器順層鉆孔直接測定瓦斯壓力，鉆孔方法為上向鉆孔，水泥漿封孔，被動式測壓。實驗煤層的瓦斯壓力測試按照《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》(AQ/T1047－2007)。

2)壓力觀測時間。

實驗實施期間，工作人員觀測壓力的時間為30天，平均兩天觀測一次，將觀測結果整理記錄后，通過Excel分析，得出鉆孔瓦斯壓力隨時間變化的規律圖，見圖5。

圖5 鉆孔瓦斯壓力隨時間變化的規律圖

3.3 實驗分析對比

為了更好地對比現場實測瓦斯壓力的可靠性和準確性，工作人員現場用井下鉆屑解析法觀測掘進頭工作面瓦斯含量的情況，通過儀器觀測得到掘進頭工作面的瓦斯含量為0.42 m3/t。

將采集的煤樣送回實驗室，經試驗得到5#煤層+1325南翼運輸大巷掘進頭工作面的吸附常數和工業分析結果。見表2。

表2 5#煤層+1325南翼運輸大巷掘進頭工作面吸附常數及工業分析結果表

結合5#煤層+1325南翼運輸大巷掘進頭工作面瓦斯含量數據及下面公式反推瓦斯壓力:

由上述公式反推得到，5#煤層+1325南翼運輸大巷掘進頭工作面的瓦斯壓力為0.058 MPa，這與圖5所得到的瓦斯壓力的最大數據基本吻合。

4 結論

1)由瓦斯含量測試測得的數據進行分析可知，棲鳳煤業5#煤層瓦斯含量隨著深度增加有增大的趨勢，根據線性關系得知最大埋深出的瓦斯含量為0.95 m3/t，由此可得該煤層瓦斯含量很低。

2)由瓦斯日報表數據觀測數據分析可知，煤層瓦斯含量比較低，與測定結論相一致。

3)由瓦斯參數測定及數據分析知5#煤層+1325南翼運輸大巷掘進頭工作面的瓦斯壓力為0.058 MPa，與壓力觀測的數據基本吻合，進一步說明該煤層瓦斯含量比較低。

4)隨著開采深度的增加，瓦斯含量有增大的趨勢，為了安全生產，要在開采深度加大的同時要不斷的對煤層瓦斯含量進行檢測，并且隨時對相關數據進行檢驗和修正。

［1］國家煤礦安全監察局.防治煤與瓦斯突出規定［M］.北京:煤炭工業出版社，2009:10－35.

［2］國家安全生產監督管理總局.(AQ1.08－2006)礦井瓦斯涌出量預測方法，2006.