急倾斜厚煤层瓦斯涌出量预测研究

闫志恒，刘慧敏

（同煤集团同发东周窑煤业有限公司，山西大同 037002）

急倾斜厚煤层瓦斯涌出量预测研究

闫志恒，刘慧敏

（同煤集团同发东周窑煤业有限公司，山西大同 037002）

通过研究煤层瓦斯贮存及运移规律，并结合矿井历史资料，利用数学方法和结合实际测量的方法对中大槽煤层进行瓦斯涌出量预测，预测瓦斯涌出量为23.95 m3/t，预测结果基本可靠，为今后煤层瓦斯涌出量预测提供借鉴意义。

瓦斯涌出量；综釆工作面；单元测量法

大黄山豫新煤业矿井瓦斯地质规律研究表明，其矿井地质规律单一，顶板岩性主要以灰-深灰色粉砂岩为主，裂隙不发育，地层呈厚层状，煤层厚度为19.67～56.07 m，平均25.12 m为特厚煤层。为瓦斯赋存提供了良好的赋存条件。

本文对贮存及运移规律进行了研究，并利用单元法对矿井综采工作面的瓦斯涌出进行了预测[1-5]。+735综放工作面在生产过程中绝对瓦斯涌出量为13.96 m3/min，此时采空区向采面涌出瓦斯为8.56 m3/min，煤壁平均涌出瓦斯为5.4 m3/min，采空区的瓦斯涌出为工作面主要瓦斯来源。通过对矿井历史资料的借鉴，通过数学方法和结合实际测量的方法对中大槽煤层进行瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量为25 m3/t左右，与其矿井鉴定矿井相对瓦斯涌出量为23.95 m3/t，预测结果准确率大于85%，预测结果基本可靠。

1 单元法测定综放面工作面瓦斯涌出研究

1.1 单元法测定工作面瓦斯涌出的原理

单元法的测定主要是把一个整体氛围若干个单元来进行分别计算，在+735综放工作面中，先以煤壁到支架之间看做一个整体进行划分，以进风巷为开端，先划分为7个区间段，记为A、B、C、D、E、F、G区间段，见图1，每一个区间段设定5个测点记为1、2、3、4、5。然后分别对每一个区间段的每一个测点瓦斯涌出量、瓦斯浓度和风量进行测量，然后对每个区间段所测量的数据进行求和，根据所得数据对工作面的瓦斯涌出量及瓦斯浓度进行分析。

图1 +735综放工作面区域划分图

跟据平衡定律得出每个区段的瓦斯平衡方程、风量平衡方程：

式中：Qi为流入区段的风量，m3/min；Qo为流出区段的风量，m3/min；Qg为从采空区流入本区段的风流，m3/min；qg为从采空区涌入本区段的瓦斯量，m3/min；qf为本区段内煤壁、顶底板及采落煤炭的瓦斯涌出量，m3/min；cg为采空区漏风流中的瓦斯浓度，%；ci为流入本区段风流中的瓦斯浓度，%；co为流出本区段风流中的瓦斯浓度，%。

由上式计算出每个区段中的采空区的漏风量和采空区的瓦斯涌出量以及煤壁、顶底板和采落煤炭工作面总的瓦斯涌出量。

1.2 单元法测定工作面瓦斯涌出的步骤

1）测点分布。首先对+735工作面进行了解，以支架为参照物进行测点分布，大致5个断面的测点分布在第7、17、27、37、47、57支架，每一个断面安实际情况在分布5个测点。

2）利用中速表或微速表测定各个测点风速，进行记录，利用便携式瓦斯测定仪测量瓦斯浓度，并记录。

3）根据平衡方程对数据进行处理，计算出每个区间的采空区漏风量、采空区瓦斯涌出量及采煤落煤的瓦斯用死涌出量。

1.3 单元法测定结果

我们在生产班期间，按照上述测定步骤对大黄山矿大倾角厚煤层+735斜切综放工作面瓦斯浓度和风速（风量）进行了多次测定，测定数据及计算结果，如表1和表2所示。

表1 +735综放面单元法测定统计表

表2 +735综放面瓦斯涌出量分段测定法计算表

2 急倾斜厚煤层煤层瓦斯涌出量预测

2.1 矿井瓦斯涌出量预测

按矿井设计生产能力0.60 Mt/a，并以先采上部煤层，后采下部煤层（即下行开采）的原则，预测中大槽和八尺槽煤层开采时的矿井瓦斯涌出量。采用分源法预测中大槽和八尺槽开采时的矿井瓦斯涌出量，根据前面计算所得到的矿井不同埋深的煤层瓦斯含量，分别进行中大槽和八尺槽煤层开采时的矿井瓦斯涌出量，即可得矿井在不同开采深度时的矿井瓦斯涌出量[6-10]。矿井瓦斯涌出量预测部分结果，如表3所示。

表3 开采中大槽煤层矿井相对瓦斯涌出量预测结果

3 结论

根据矿井2012年度瓦斯等级鉴定结果，矿井相对瓦斯涌出量为23.95 m3/t，矿井的开采水平为+733 m，此水平煤层埋深一般在250～320 m之间，平均埋深为285 m。本次矿井瓦斯涌出量预测结果：埋深为285 m开采中大槽煤层时，矿井瓦斯涌出量为25 m3/t左右。本次中大槽煤层预测结果与矿井正常生产的实际瓦斯涌出量基本一致，预测结果准确率大于85%，预测结果基本可靠。

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[10]焦作矿业学院瓦斯地质研究室.瓦斯地质概论[M].北京：煤炭工业出版社，1990.

Prediction of Gas Emission in Steep-inclined Thick Coal Seam

YAN Zhiheng,LIU Huimin
(Tongfa Dongzhouyao Coal Co.,Ltd.,Datong Coal Mine Group,Datong 037002,China)

On the analysis of gas storage and transport rules,combined with historic data of a mine, mathematics method and practical measurement were used to predict gas emission in large and middle-seam to be 23.95 m3/t.The results is proved basically reliable.The study could provide a reference for future gas emission prediction.

gas emission;fully-mechanized mining face;measurement by unit

TD713

A

1672-5050（2015）03-0001-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.03.001

（编辑：薄小玲）

2015-02-06

山西省科技产业化环境建设项目（2012072018）.

闫志恒（1988-），男，山西大同人，大学本科，助理工程师，从事煤矿开采技术工作。