栖凤煤业瓦斯基础参数测试应用研究

高 星，张兵奇，王长建

(1.山西忻州神达栖凤煤业有限公司，山西 宁武 036000; 2.河南理工大学 能源科学与工程学院，河南 焦作 454003)

随着我国煤矿开采深度和强度的不断加大，瓦斯灾害越来越严重，防治煤与瓦斯突出的工作越来越重要。近年来，许多专家都在致力于防治煤与瓦斯突出方面的研究。本文结合山西忻州神达栖凤煤业有限公司的实际情况，对井下瓦斯含量和瓦斯压力进行了参数测定，并对此过程中存在的问题进行了分析和研究，以期为该矿瓦斯灾害治理工作提供数据资料和理论基础。

1 工程概况

井田位于宁武煤田西北部，井田内基本为黄土覆盖，主要可采2、5号煤层均为厚煤层，赋存稳定，储量丰富，煤层硬度中等，顶底板条件较好，瓦斯含量低，煤层具有自燃性，煤尘具爆炸性，水文地质条件属于中等类型。矿井设计年产量0.9 Mt/a。

山西忻州神达栖凤煤业有限公司现开采5#煤层，目前正在进行+1325南翼运输大巷和514辅助运输上山的掘进工作，为了防止在掘进过程中出现煤与瓦斯突出事故，因此，进行了瓦斯基础参数测试的应用研究。

2 工程实践

2.1 瓦斯含量测试

瓦斯含量测试项目实施期间，采用井下钻屑的方法进行。项目组人员在井下具备条件的地点布置测点，测点布置地点见表1，测点布置图见图1。

表1 井下瓦斯测点分布

据测试结果，用Excel软件分析各测点埋深与瓦斯 含量的线性关系，得到埋深与瓦斯含量的关系见图2。

图1 井下瓦斯测点分布图

图2 埋深与瓦斯含量的线性关系图

由以上分析得出，埋深与瓦斯含量的线性关系为y=0.002 6x－0.011 7，而山西忻州神达栖凤煤业有限公司5#煤层最大埋深为370 m，因此，可以推算出最大埋深处的瓦斯含量为0.95 m3/t，由此可见，该矿的瓦斯含量很低。

2.2 瓦斯日报表观测

由5#煤层埋深与瓦斯含量的线性关系得出，山西忻州神达栖凤煤业有限公司5#煤层的瓦斯含量较低，技术人员在观测期间，每天记录井下测点的瓦斯变化情况，综合得到瓦斯日报表曲线见图3。

图3 瓦斯日报表曲线图

3 瓦斯压力参数测定研究

研究压力测试采用注浆封孔、被动测压方法，测定山西忻州神达栖凤煤业有限公司5#煤层瓦斯压力。钻孔实施采用在本煤层中打顺层钻孔的方法，即选择好钻孔位置后，利用钻机垂直掘进头工作面方向打顺层钻孔，深度25～30 m。然后向测压钻孔安设测压管等设备，对孔口进行密封后，采用注浆泵向钻孔注入浆液，等浆液凝固并产生一定强度后安装压力表进行压力测试的方法。

3.1 测试地点

5号煤层瓦斯压力测试地点。

5号煤层瓦斯压力测点布置在5号煤层+1325南翼运输大巷掘进头工作面，见图4。其中，孔口标高为+1 285 m，距离井底车场约120 m，终孔标高+1 282.8 m，钻孔长50 m。

图4 瓦斯压力测点平面布置示意图

3.2 测压仪器

1)利用测压仪器顺层钻孔直接测定瓦斯压力，钻孔方法为上向钻孔，水泥浆封孔，被动式测压。实验煤层的瓦斯压力测试按照《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》(AQ/T1047－2007)。

2)压力观测时间。

实验实施期间，工作人员观测压力的时间为30天，平均两天观测一次，将观测结果整理记录后，通过Excel分析，得出钻孔瓦斯压力随时间变化的规律图，见图5。

图5 钻孔瓦斯压力随时间变化的规律图

3.3 实验分析对比

为了更好地对比现场实测瓦斯压力的可靠性和准确性，工作人员现场用井下钻屑解析法观测掘进头工作面瓦斯含量的情况，通过仪器观测得到掘进头工作面的瓦斯含量为0.42 m3/t。

将采集的煤样送回实验室，经试验得到5#煤层+1325南翼运输大巷掘进头工作面的吸附常数和工业分析结果。见表2。

表2 5#煤层+1325南翼运输大巷掘进头工作面吸附常数及工业分析结果表

结合5#煤层+1325南翼运输大巷掘进头工作面瓦斯含量数据及下面公式反推瓦斯压力:

由上述公式反推得到，5#煤层+1325南翼运输大巷掘进头工作面的瓦斯压力为0.058 MPa，这与图5所得到的瓦斯压力的最大数据基本吻合。

4 结论

1)由瓦斯含量测试测得的数据进行分析可知，栖凤煤业5#煤层瓦斯含量随着深度增加有增大的趋势，根据线性关系得知最大埋深出的瓦斯含量为0.95 m3/t，由此可得该煤层瓦斯含量很低。

2)由瓦斯日报表数据观测数据分析可知，煤层瓦斯含量比较低，与测定结论相一致。

3)由瓦斯参数测定及数据分析知5#煤层+1325南翼运输大巷掘进头工作面的瓦斯压力为0.058 MPa，与压力观测的数据基本吻合，进一步说明该煤层瓦斯含量比较低。

4)随着开采深度的增加，瓦斯含量有增大的趋势，为了安全生产，要在开采深度加大的同时要不断的对煤层瓦斯含量进行检测，并且随时对相关数据进行检验和修正。

［1］国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定［M］.北京:煤炭工业出版社，2009:10－35.

［2］国家安全生产监督管理总局.(AQ1.08－2006)矿井瓦斯涌出量预测方法，2006.