前和煤业3#煤层瓦斯赋存规律研究及涌出量预测

李素亮

（山西高平科兴前和煤业有限公司，山西 晋城 048000）

1 前言

前和煤业地处高平市原村乡，面积12.1562km2，目前开采3#煤层。3#煤层埋深较深，瓦斯含量较高，容易造成工作面的瓦斯超标。掌握3#煤层的瓦斯赋存规律和瓦斯涌出量对矿井瓦斯防治，保障安全生产有着重要作用[1-5]。

2 煤层瓦斯含量检测及煤层瓦斯赋存

前和井田构造总体为简单类型，在井田范围内分布有3条正断层，落差在5～10m之间，在本井田内断层对瓦斯分布的影响较小，有9个陷落柱，未见岩浆岩侵入，因此本井田3#煤层可以作为一个瓦斯地质单元来划分。前和煤业影响煤层瓦斯赋存关键因素是埋深。

根据前和煤业实际生产情况，在3#煤层未受采动影响区域选取含量测点，对3#煤层的瓦斯含量进行检测。瓦斯含量检测结果见表1。3#煤层瓦斯含量与埋深关系如图1所示。

表1 瓦斯含量检测结果

图1 3#煤层瓦斯含量与埋深关系图

对3#煤层瓦斯含量和测点深度的数据进行线性拟合，获得前和煤业的3#煤层瓦斯含量和测点深度的拟合公式为：

式中：

y-瓦斯含量，m3/t；

x-埋深，m。

根据拟合公式，3#煤层瓦斯含量梯度为0.0137m3/(t·m)。根据整个矿井的煤层标高和地面标高，可得3#煤层的整体埋深情况，西北部煤层埋深最大，最大埋深237m，并逐步向东部和西部减少，东部和南部埋深最小，小于50m。因此3#煤层东部和南部瓦斯含量较小，瓦斯含量小于4.00m3/t，在西北区域瓦斯含量最高，瓦斯含量最高为6.50 m3/t，总体呈现西北部大、东部和西部小的分布情况。

3 矿井瓦斯涌出量预测修正系数

分源预测法是目前最常使用的预测方法，但是在实际运用时，现场实测结果与预测结果往往存在较大的误差，预测结果远高于实际数据。为提升预测的精确度，将3#煤层的实测瓦斯涌出量与瓦斯涌出量预测值对比分析，计算得其瓦斯涌出量修正系数，再对深部未采煤层的瓦斯涌出量预测数据进行修正，提高预测准确性。

3.1 实测瓦斯涌出量

根据《矿井瓦斯等级测定报告》，在3#煤层全矿井、3104回采工作面、3108运输掘进工作面、3108回风掘进工作面分别进行了3#煤层瓦斯涌出量测定工作，其测定结果见表2。

表2 3#煤层瓦斯涌出量实测数据

3.2 瓦斯涌出量预测结果

3104 工作面长度150m，煤层厚度5.65m，采用全部陷落法管理顶板，回采率为83%。残存瓦斯含量取实测最小值，为3.75 m3/t。3104回采工作面的最大埋深210m，根据埋深和瓦斯含量的拟合公式，3104工作面的最大瓦斯含量6.14 m3/t。根据3#煤层邻近层分布情况，3104工作面开采时对其有逸散瓦斯的邻近层分别是1#、2#、6#、7#和8#煤层，其邻近层排放率分别为25.5%，8%，6.17%，21.2%和33.85%。

3108 运输巷掘进工作面的最大埋深202m，根据埋深和瓦斯含量的拟合公式，最大瓦斯含量6.03m3/t。3108运输巷长度为900m，掘进速度为300m/min。

根据矿井实际生产情况，确定合适预测参数，带入分源预测法的计算公式，计算涌出量。矿井瓦斯涌出量预测结果见表3。

表3 矿井瓦斯涌出量预测结果表

3.3 预测值修正系数

考虑到回采工作面和掘进工作面的不均衡涌出，将实测值乘以瓦斯涌出不均衡系数作为修正后的瓦斯涌出量实测值，其不均衡系数涌出取1.2。实测值和预测值对比结果见表4。

表4 实测值和预测值对比结果

经过实测值和预测值对比，预测涌出量偏大，其中矿井相对涌出量预测值是实测值的1.35倍，回采面的相对涌出量预测值是实测值的1.06倍，掘进面的绝对涌出量预测值是实测值的2.58倍。误差原因主要是因为某些预测参数的选取和实际的生产情况不相符，从而造成了预测值比较大。为准确预测瓦斯涌出量，将预测结果进行修正，将瓦斯涌出量预测结果乘以各个的预测参数，得到修正后的瓦斯涌出量，提高准确性。矿井瓦斯涌出量修正系数为0.74，回采面瓦斯涌出量修正系数0.94，掘进工作面的瓦斯涌出量修正系数取0.39。

4 深部未采区域矿井瓦斯涌出量预测

3#煤层深部未采工作面的埋深最大为237m，计算得瓦斯含量值为6.50 m3/t，根据瓦斯含量数据预测矿井的瓦斯涌出数据，并用瓦斯涌出量修正系数，从而更加准确地得到矿井的瓦斯涌出量。深部区域矿井瓦斯涌出量预测见表5。

表5 深部区域矿井瓦斯涌出量预测

利用修正系数对预测结果进行修正，根据修正后的预测瓦斯涌出量，回采面绝对瓦斯涌出量为9.13m3/min，大于5m3/min，为高瓦斯矿井。涌出量较大，容易造成工作面瓦斯超限，应采取工作面瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采和合适的风量稀释瓦斯等方法做好瓦斯治理。

5 结论

（1）前和煤业3#煤层瓦斯赋存规律为y=0.0137x+3.2558，3#煤层最大瓦斯含量为6.50m3/t，瓦斯含量整体上呈现“西北部大，南部和东部小”的规律。

（2）前和煤业3#煤层矿井瓦斯涌出量修正系数为0.74，回采面瓦斯涌出量修正系数0.94，掘进面的瓦斯涌出量修正系数取0.39。

（3）利用修正系数，预测了未采区域瓦斯涌出量，得到修正后的瓦斯涌出量，为高瓦斯矿井。根据瓦斯涌出量数值，应采取合理的瓦斯治理方法，防止瓦斯超限和预防瓦斯事故。