中岭煤矿3#煤层局部预测指标K1值敏感性分析

莫连红

(兖矿贵州能化有限公司)

中岭煤矿3#煤层局部预测指标K1值敏感性分析

莫连红

(兖矿贵州能化有限公司)

基于中岭煤矿3#煤层煤与瓦斯突出特征，分析了该煤层突出危险性规律及主控因素，通过与现场实测K1值对比分析，得出了局部预测指标K1值对该煤层进行工作面局部预测是敏感的。

突出预测 敏感性 K1值

K1值指标由重庆煤科院提出，测试仪器为WTC瓦斯突出预测仪，该指标依据的解吸规律是RM.Barrer式。其物理意义为：每克煤钻屑自煤体脱落暴露于大气之中第1 min内瓦斯解吸总量。由于该指标能综合反映煤体的突出危险性，被我国煤矿大量应用。实践表明，不同地质条件可能有不同的敏感指标，甚至同一工作面不同的采掘工艺条件会有不同的预测敏感指标；反之，不同的预测指标对不同地质和开采工艺条件的工作面有不同的敏感程度。因此，预测指标是否敏感决定了预测突出危险的准确程度,由此确定中岭煤矿3#煤层的突出危险性预测的敏感性，对指导该矿安全生产具有重要意义。

1 3#煤层重要突出规律分析

中岭煤矿3#煤层历史上共发生3次煤与瓦斯突出[1]，突出参数如表1所示。

通过表1，分析3#煤层的突出具有以下特征：①所发生突出的地点均存在有构造，通过在现场突出点附近煤层观察，煤层层理紊乱，呈鳞片状，煤体受搓揉之后重新被压实，煤体较软，瓦斯含量较大，11034运输顺槽突出地点附近达到了14 m3/t，煤体的放散初速度较大，坚固性系数较小；②在突出过程中瓦斯涌出量均较大，是以瓦斯为主导作用的突出；③在3#煤层的回采工作面与掘进工作面均发生过煤与瓦斯突出，且发生突出的特征相类似；④发生突出的区域有一定的应力集中现象。

表1 中岭煤矿3#煤层煤与瓦斯突出动力现象

通过对3#煤层突出特征的分析，煤与瓦斯突出具有以下规律：①有构造的地方(断层、褶皱、煤层厚度变化较大处)突出危险性较煤层正常赋存区域要大；②3#煤层的突出危险性会随煤层内瓦斯含量的增加而增加；③3#煤层应力集中带内发生突出的危险性较原始应力带及卸压带内要大。

2 3#煤层K1值敏感性分析

2.1 K1值随瓦斯含量关系变化分析

V30指标是能较客观的反映煤体瓦斯含量大小的一个指标，在进行K1值随煤体内瓦斯含量大小的变化分析时，采用了V30指标代替瓦斯含量。在现场对11034运输顺槽、12033回风顺槽反掘进行了现场跟踪试验。考虑到诸多人为不可控制的因素，在进行对比分析时，选取能代表该循环的K1值和煤体瓦斯含量的V30指标进行对比分析。见图1。

图1 12033回风顺槽反掘K1值与V30指标对比

从图1可看出，K1值随V30指标变大而变大，且V30指标的变化程度保持了较好的一致性，所以K1值随煤体内瓦斯含量的增加而增加，且变化较为明显，说明了K1值随煤层突出危险性的增加而增大，且变化明显。

2.2 K1值随煤层赋存情况变化分析

依据现场对11034运输顺槽掘进工作面每循环考察的数据[3]，以及3#煤层的赋存情况，对每预测循环所测定的K1值与煤层厚度、构造情况进行了对比分析，如图2所示。

图2 11034运输顺槽K1max随煤层厚度变化曲线

通过对试验巷道内的每一预测循环所测得K1值与煤层的赋存条件、厚度变化、构造情况的对比分析，发现在同样的区域防突措施情况下，在煤层厚度发生变化、存在构造等的位置，所测定的K1值会明显增大，这与煤层在构造带发生突出危险性的概率增大是吻合的，也说明了在进行工作面预测时，K1值随工作面突出危险性增加会有较明显的变化。

2.3 防突前后K1值的变化

分析了11034切眼当K1max值超过0.5 mL/min1/2g时的循环[4]，在采取了局部防突措施前后其K1max值的变化如图3所示。

图3 11034切眼预测突出循环采取防突

通过对试验巷道内采取了局部防突措施后K1值测定情况分析，发现所测定的K1max值明显减小。这是由于采取了局部防突措施后，煤层突出危险性减少，因此采用K1值进行掘进工作面局部预测时能与煤层的突出危险性保持较好的一致性。

2.4 钻屑解析指标K1值随地应力变化情况

在12033回风顺槽反掘跟踪考察过程中，由于受12031采空工作面的影响，在12033回风顺槽接近于采空区的位置处时出现了应力集中现象。通过现场的跟踪考察，发现在采取了同样的区域防突措施后，在应力集中带内所测得K1值出现了明显的增大现象，其原始应力带与应力集中带所测定的K1值对比曲线如图4所示。

图4 12033回风顺槽反掘原始应力带与

通过对原始应力带与应力集中带所测定的K1值对比分析，在采取了相同的区域措施后在应力集中带所测定的K1值出现了明显的增大，这与在应力集中带内3#煤层突出危险性变大是吻合的。

3 K1值敏感性综合分析

通过对K1值随瓦斯含量的变化情况、煤层赋存情况、采取措施前后情况的分析可知，随着煤层突出危险性程度的变化，K1测定值也会有明显变化。根据K1测定值影响因素分析，在人工操作规范的条件下，所测定的K1值的误差能控制在很小的一个范围内。所以K1值对中岭煤矿3#煤层进行掘进工作面预测时敏感性较好。

4 结 论

(1)通过对中岭煤矿3#煤层发生的动力现象特征的分析，得出了3#煤层的一般突出规律，并基于对突出规律的分析，得出了影响3#煤层发生突出的主控因素为煤层内瓦斯含量、煤层的赋存条件、煤体所受的地应力。在煤层内瓦斯含量较大、煤体所受的地应力升高处、构造带处煤层突出的危险性会变大。

(2)通过实测K1值随煤体内瓦斯含量的变化、煤体的地应力变化、煤层的赋存情况的变化、采取防突措施前后测定值变化情况分析，最终得出在中岭煤矿3#煤层采用K1值进行工作面局部预测是敏感的。

[1] 杨秀科，王 彬.中岭矿业有限责任公司3#煤层煤与瓦斯突出预测[R].纳雍：中岭矿业有限责任公司，2009．

[2] 陈家清.浅谈炮掘工作面V30指标与突出危险性的关系[J].煤炭工程师,1998(5)：28-31．

[3] 赵旭生，童银生，岳超平.煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法[J].矿业安全与环保,2007,34(3)：28-30．

[4] 胡千庭，文广才.工作面突出预测敏感指标及临界值确定方法的研究[J].煤炭工程师，1998(6)：8-10．

Sensitive Analysis of Local Prediction Index K1Value in Zhongling Coal Mine

Mo Lianhong

(Guizhou Energy and Chemical Industry Co.,Ltd.,Yankuang Group)

Based on the coal and gas outburst characteristic of the 3#coal seam in Zhongling coal mine, the outburst danger rule and the main control factors of the 3#coal seam are analyzed.The results show that the local predictor K1value is sensitive to the local working face prediction of the coal seam.

Outburst Prediction, Sensitive, K1value

2015-05-18)

莫连红(1969—),男,助理工程师,550000 贵州省贵阳市观山湖区世纪金源3号写字楼。