高瓦斯厚煤層井筒揭煤突出危險性預(yù)測

郭魏虎

（陜西彬長礦業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西 咸陽 7123602）

引言

小莊井田位于陜西省咸陽市彬縣、長武縣一帶的彬長礦區(qū)中部，煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力6Mt/a，礦井為高瓦斯礦井。煤層厚度一般在20m左右，所揭煤層為4#煤，結(jié)構(gòu)簡單，井田水文地質(zhì)勘探類型屬以裂隙充水為主，水文地質(zhì)條件簡單類型，即“二類一型”。

小莊煤礦主井、副井已經(jīng)于2010年10月成功進(jìn)行了揭煤工作。在整個揭煤過程中發(fā)現(xiàn)局部地區(qū)瓦斯較大，同時通過地質(zhì)資料可以發(fā)現(xiàn)小莊煤礦二號副立井、回風(fēng)立井處于高瓦斯地區(qū)，同時煤層含水比較多，使得井筒揭煤區(qū)域的瓦斯參數(shù)的準(zhǔn)確測定以及井筒揭煤瓦斯防治工作增加了困難。高瓦斯易自燃厚煤層條件下井筒揭煤防突技術(shù)的影響在全國也少有研究，為徹底消除井筒揭煤瓦斯危險，因此有必要針對小莊煤礦二號副立井、回風(fēng)立井揭穿4#煤層突出危險性預(yù)測進(jìn)行研究，保證礦井安全、順利揭開煤層，同時為小莊礦井后續(xù)瓦斯治理提供技術(shù)依據(jù)。

表14#煤煤層突出危險性指標(biāo)值

1 煤與瓦斯預(yù)測依據(jù)

綜合作用假說能夠全面說明煤與瓦斯突出機(jī)理，故用其作為預(yù)測的理論基礎(chǔ)。不同的預(yù)測范圍有其側(cè)重點，作為區(qū)域性預(yù)測，把瓦斯地質(zhì)動力因素、現(xiàn)場測定瓦斯壓力和實驗室測定煤的突出傾向性參數(shù)、采掘集中應(yīng)力等作為判斷突出危險性和劃分突出危險性的主要手段。在工作面預(yù)測方面，把當(dāng)時當(dāng)?shù)氐牡貞?yīng)力、瓦斯與煤（巖）物理力學(xué)性質(zhì)的分布狀態(tài)作為判斷依據(jù)。

2 煤與瓦斯突出預(yù)測指標(biāo)

2.1 單項指標(biāo)法。在國內(nèi)，單項指標(biāo)法考慮的預(yù)測指標(biāo)有煤的破壞類型、瓦斯放散初速度ΔP、煤的堅固性系數(shù)f和煤層瓦斯壓力p。其核心技術(shù)在于各項指標(biāo)的測定，數(shù)值的大小直接決定著煤層是否具有突出危險性。各項指標(biāo)的臨界值應(yīng)根據(jù)彬長礦區(qū)實際測定數(shù)據(jù)的平均經(jīng)驗值來確定，如無實測資料可參考《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第十三條。

2.2 綜合指標(biāo)D K法。采用綜合指標(biāo)法來預(yù)測煤層的突出危險性，該方法是通過在工作面實際準(zhǔn)確測量煤層瓦斯壓力、瓦斯放散初速度，同時在實驗室測定煤體堅固性系數(shù)，通過整理計算得出綜合指標(biāo)D和K值，再與臨界值相比較直接得出煤層是否有突出危險，核心技術(shù)在于參數(shù)的測定。

2.3 其他預(yù)測方法。 其他預(yù)測方法有按煤的變質(zhì)程度預(yù)測和煤體變形特征值評價煤層突出危險性。這兩種預(yù)測方法對所采煤樣要求比較高，測定內(nèi)容比較復(fù)雜，不能夠在現(xiàn)場實際測定，所以不適合小莊煤礦揭穿4#煤層突出危險性預(yù)測。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

我國在石門（井筒）揭煤突出危險性預(yù)測時主要采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法、綜合指標(biāo)法或其他經(jīng)實驗證實有效的方法。

在小莊煤礦，井筒掘進(jìn)工作面涌水量較大，無法采用鉆屑指標(biāo)法和鉆孔瓦斯涌出初速度法進(jìn)行測試。所以，在現(xiàn)場主要采用瓦斯壓力指標(biāo)和實驗室測定的煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)（△P）與煤的堅固性系數(shù)（f值），再根據(jù)綜合指標(biāo)D值和K值預(yù)測煤層的突出危險性。通過綜合多組數(shù)據(jù)來鑒定煤層突出危險性的大小，測定結(jié)果見表1。

只有當(dāng)D≥0.25和K值（K無煙煤≥20，K其他煤種≥15）同時超過標(biāo)準(zhǔn)時，煤層才具有突出危險。

小莊煤礦二號副立井揭煤區(qū)域的4#煤層瓦斯壓力和D值大于臨界值；小莊回風(fēng)立井只有瓦斯壓力超過臨界值，但是其他指標(biāo)均不超過臨界值。由于煤層含水，煤質(zhì)較硬，揭煤區(qū)域內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定構(gòu)造簡單，小莊煤礦二號副立井及回風(fēng)立井揭煤區(qū)域的4#煤層無突出危險性。但小莊煤礦二號副立井、回風(fēng)立井煤層埋深較大（618.5m、606m），煤層較厚（10.5m、9.0m），煤層瓦斯壓力及瓦斯含量較大，所以在井筒揭煤施工過程中采取了施工瓦斯排放鉆孔的防治措施，采取安全措施遠(yuǎn)距離放炮一次全斷面揭露煤層，未發(fā)生煤與瓦斯突出事故，順利安全完成井筒揭煤工作。

結(jié)語

本次小莊煤礦井筒揭煤，能提供的實際資料分析不太適合按煤的變質(zhì)程度后變形特征等方法，適合突出預(yù)測方法為單項指標(biāo)法和綜合指標(biāo)D與K，通過單項指標(biāo)法和綜合指標(biāo)D與K的測定與計算，完全滿足本次井筒揭煤突出預(yù)測的要求。

[1]煤礦安全規(guī)程[M].煤炭工業(yè)出版社，2010.

[2]防治煤與瓦斯突出規(guī)定[M].煤炭工業(yè)出版社，2009.

[3]煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊[M].煤炭工業(yè)出版社，2005.