高瓦斯厚煤层井筒揭煤突出危险性预测

郭魏虎

（陕西彬长矿业集团有限公司，陕西 咸阳 7123602）

引言

小庄井田位于陕西省咸阳市彬县、长武县一带的彬长矿区中部，煤矿设计生产能力6Mt/a，矿井为高瓦斯矿井。煤层厚度一般在20m左右，所揭煤层为4#煤，结构简单，井田水文地质勘探类型属以裂隙充水为主，水文地质条件简单类型，即“二类一型”。

小庄煤矿主井、副井已经于2010年10月成功进行了揭煤工作。在整个揭煤过程中发现局部地区瓦斯较大，同时通过地质资料可以发现小庄煤矿二号副立井、回风立井处于高瓦斯地区，同时煤层含水比较多，使得井筒揭煤区域的瓦斯参数的准确测定以及井筒揭煤瓦斯防治工作增加了困难。高瓦斯易自燃厚煤层条件下井筒揭煤防突技术的影响在全国也少有研究，为彻底消除井筒揭煤瓦斯危险，因此有必要针对小庄煤矿二号副立井、回风立井揭穿4#煤层突出危险性预测进行研究，保证矿井安全、顺利揭开煤层，同时为小庄矿井后续瓦斯治理提供技术依据。

表14#煤煤层突出危险性指标值

1 煤与瓦斯预测依据

综合作用假说能够全面说明煤与瓦斯突出机理，故用其作为预测的理论基础。不同的预测范围有其侧重点，作为区域性预测，把瓦斯地质动力因素、现场测定瓦斯压力和实验室测定煤的突出倾向性参数、采掘集中应力等作为判断突出危险性和划分突出危险性的主要手段。在工作面预测方面，把当时当地的地应力、瓦斯与煤（岩）物理力学性质的分布状态作为判断依据。

2 煤与瓦斯突出预测指标

2.1 单项指标法。在国内，单项指标法考虑的预测指标有煤的破坏类型、瓦斯放散初速度ΔP、煤的坚固性系数f和煤层瓦斯压力p。其核心技术在于各项指标的测定，数值的大小直接决定着煤层是否具有突出危险性。各项指标的临界值应根据彬长矿区实际测定数据的平均经验值来确定，如无实测资料可参考《防治煤与瓦斯突出规定》第十三条。

2.2 综合指标D K法。采用综合指标法来预测煤层的突出危险性，该方法是通过在工作面实际准确测量煤层瓦斯压力、瓦斯放散初速度，同时在实验室测定煤体坚固性系数，通过整理计算得出综合指标D和K值，再与临界值相比较直接得出煤层是否有突出危险，核心技术在于参数的测定。

2.3 其他预测方法。 其他预测方法有按煤的变质程度预测和煤体变形特征值评价煤层突出危险性。这两种预测方法对所采煤样要求比较高，测定内容比较复杂，不能够在现场实际测定，所以不适合小庄煤矿揭穿4#煤层突出危险性预测。

3 现场应用

我国在石门（井筒）揭煤突出危险性预测时主要采用钻屑瓦斯解吸指标法、综合指标法或其他经实验证实有效的方法。

在小庄煤矿，井筒掘进工作面涌水量较大，无法采用钻屑指标法和钻孔瓦斯涌出初速度法进行测试。所以，在现场主要采用瓦斯压力指标和实验室测定的煤的瓦斯放散初速度指标（△P）与煤的坚固性系数（f值），再根据综合指标D值和K值预测煤层的突出危险性。通过综合多组数据来鉴定煤层突出危险性的大小，测定结果见表1。

只有当D≥0.25和K值（K无烟煤≥20，K其他煤种≥15）同时超过标准时，煤层才具有突出危险。

小庄煤矿二号副立井揭煤区域的4#煤层瓦斯压力和D值大于临界值；小庄回风立井只有瓦斯压力超过临界值，但是其他指标均不超过临界值。由于煤层含水，煤质较硬，揭煤区域内煤层赋存稳定构造简单，小庄煤矿二号副立井及回风立井揭煤区域的4#煤层无突出危险性。但小庄煤矿二号副立井、回风立井煤层埋深较大（618.5m、606m），煤层较厚（10.5m、9.0m），煤层瓦斯压力及瓦斯含量较大，所以在井筒揭煤施工过程中采取了施工瓦斯排放钻孔的防治措施，采取安全措施远距离放炮一次全断面揭露煤层，未发生煤与瓦斯突出事故，顺利安全完成井筒揭煤工作。

结语

本次小庄煤矿井筒揭煤，能提供的实际资料分析不太适合按煤的变质程度后变形特征等方法，适合突出预测方法为单项指标法和综合指标D与K，通过单项指标法和综合指标D与K的测定与计算，完全满足本次井筒揭煤突出预测的要求。

[1]煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社，2010.

[2]防治煤与瓦斯突出规定[M].煤炭工业出版社，2009.

[3]煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].煤炭工业出版社，2005.