铁生沟煤业有限公司15采区二1煤层瓦斯基础参数的测定

郭奉民

摘 要：通过对铁生沟煤业有限公司15采区二1煤层瓦斯基础参数测定过程，以及测定方法和计算方法进行阐述，确定二1煤层瓦斯压力、瓦斯含量、钻孔瓦斯衰减系数、煤的坚固性

系数f、煤层透气性系数等参数，这些基础数据是煤矿瓦斯综合治理的重要依据。

关键词：煤层瓦斯压力；瓦斯含量；参数测定；瓦斯基础参数

中图分类号：TD712.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0176-02

1 15采区概况

铁生沟煤业有限公司15采区下山位于铁生沟煤矿东翼。煤层厚度为0.60～14.70 m，平均厚4.56 m，属不稳定煤层。煤尘无爆炸危险性。煤层不自燃。煤层伪顶为2～6 m厚的炭质或砂质泥岩；直接顶为厚层状中粒云母石英砂岩。煤层底板为泥岩或砂质泥岩。15采区内未揭露断层。采区西翼构造简单，东翼有一向斜构造。东部边界外，有一落差80 m的大断层，受该断层影响，采区东部边界附近煤层倾角急剧增大，局部达到60 °左右，对该区段的开采将十分困难。

2 取样钻孔（测压孔）的布置与施工

本次测定工作在15采区轨道下山岩石巷道内进行。但根据现场实际情况布置5个孔，1号孔和2号孔布置在15区轨道下山抽放站内，3号孔布置在15采区轨道下山内距抽放站400 m处，4号孔15采区轨道下山内距抽放站460 m处，5号孔15区轨道下山距抽放站800 m处。

2.1 煤质工业分析及吸附常数a和b值的测定

对所取煤层的5个煤样进行了煤的工业分析及瓦斯吸附常数的测定，分析化验气样成分及相关煤结构特征参数。可以看出，所取煤样的a、b值较大，煤层对瓦斯的吸附能力很强。

2.2 煤层瓦斯压力

本次瓦斯基础参数测定依据《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T1047-2007）。需要说明的是：①本次测压管选用内径DN15壁厚为2.8 mm的镀锌管制作，每根长为2 m的中间连接管；下部集气管长度为1.0 m，并打有直径为6 mm进气孔，在中间焊有直径50～60 mm的圆形铁垫板。②封孔材料采用普通硅酸盐水泥（80%）加入双快硫铝酸盐水泥（20%），并加入0.3%的三乙醇胺早强剂。水灰比为0.4～0.5：1，经充分搅拌均匀成粘稠状。封孔深度控制在煤层底板岩石段内。③采用注浆泵分两步注浆。第一步注3～5 m，待硫铝酸盐混合水泥浆液凝固后（2 h后），第一段有了抵抗力，再进行第二次带压注浆，注浆加压严格控制在3 MPa以下。④利用间接法测定煤层瓦斯压力结果。间接法反演瓦斯压力的方法为首先测定该点瓦斯含量，然后将实验室测定煤的吸附常数、灰分、水分、孔隙率以及视密度等煤层物理参数，由式（1）计算煤层瓦斯压力。

将实验室测定的煤层的吸附常数、灰分、水分、孔隙率以及视密度等参数分析结果，代入方程（1）求解算结果。

2.3 煤层瓦斯含量

具体钻孔布置参数，见表1。

2.4 煤的坚固性系数f的测定

采集新鲜煤块二组。一组为半光亮煤、一组为暗煤。二1煤层坚固性系数取实测值。

2.5 煤的瓦斯放散初速度（△P）的测定

煤层的Δp值在一定程度上反映了瓦斯含量的大小，对瓦斯含量相同的煤层，则主要反映瓦斯渗透和流动孔隙的差别。

2.6 煤层透气性系数的测定

采用中国矿业大学的井下直接测定煤层透气性系数法，径向不稳定流动理论计算公式见表2。

2.7 钻孔瓦斯流量衰减系数

该系数是衡量煤层瓦斯抽放难易程度的重要指标，它表示钻孔瓦斯流量随时间变化的衰减速度，可通过测定流量与时间的关系来计算。通常钻孔瓦斯流量与时间的关系服从负指数关系：

式中，Q0为钻孔成孔初始时的瓦斯流量，m3/d；Qt为钻孔经t日后排放时的瓦斯流量，m3/d；t为钻孔瓦斯涌出经历过时间，d；β为瓦斯流量衰减系数，d-1。

3 结 论

①直接井下测定的15采区轨道下山中部4号钻孔瓦斯压力为0.4 MPa；5个钻孔煤样瓦斯含量反演瓦斯压力的最大值为0.64 MPa，说明该区域范围内煤层瓦斯压力较小。虽然实测压力与含量反演压力存在一定差异，计算结果不能全面反映正常的瓦斯压力梯度的变化规律，但可以代表测定区域内煤层瓦斯压力特征，说明该区域范围内二1煤层瓦斯压力变化不太明显。

②井下实际测定煤层瓦斯含量结果表明，4个不同的取样地点的煤层最大瓦斯含量是1号、2号钻孔，分别为4.61 m3/t和 5.11 m3/t，分析认为：铁生沟煤业有限公司煤层厚度变化较大，从取样打钻情况来看，以上2个钻孔全部穿透煤层，层厚大约在7 m左右，其余3个钻孔揭穿煤厚均小于3 m，说明15采区瓦斯含量与煤厚有密切正量关系，说明煤层越厚地方瓦斯含量越高。

③从5个点的瓦斯含量测定结果还可以得出：在15采区上、中、下部沿煤层倾向布置的5个取样点，瓦斯含量在2.46～5.11 m3/t之间变化，说明二1煤层瓦斯含量普遍较低，但煤层瓦斯含量分布本身存在不均匀性，同一煤层不同区域瓦斯含量有差异。从本次测定煤层瓦斯含量随煤层埋藏深度的变化情况来看，该区域随煤层埋藏深度变化瓦斯含量的有增加并不明显。因此，15采区在开采标高为-120 m以上范围内二1煤层的瓦斯含量变化不会太大。

参考文献：

[1] 张小四，王顺双，李永生.白坪煤业公司21采区瓦斯测定[J].陕西煤炭，

2011，（2）.