平煤股份十一矿己16—17煤层瓦斯地质规律研究及突出危险性区域划分

杨向科

摘要：煤层瓦斯的赋存及煤层突出危险性的预测对矿井安全生产有着至关重要的影响，十一矿通过对煤层突出危险性主要指标进行测定，根据平顶山矿区煤与瓦斯突出的一般规律，采用瓦斯与地质构造相结合的瓦斯地质方法，以瓦斯含量或瓦斯涌出量预测始突深度，以地质构造影响带划定突出危险区域，对十一矿己二采区深部煤层突出危险性进一步进行区域划分，为今后开采期间瓦斯综合治理提供依据，使瓦斯综合治理措施针对性强，效果显著，有效避免瓦斯事故，保证安全生产，创造更高的经济效益。

一、引言

十一矿己16-17煤层共布置有两个水平，其中一水平采区及二水平己二上山采区已回采结束，二水平己二下山采区、己四采区为现生产采区。己二下山采区位于己16-17煤层的深部，开采范围为-590～-1000m标高，东部边界以50勘探线与五矿为界，西部为55勘探线。己四采区位于十一矿西部，采区范围：北部为标高-800m，南部至井田边界，西至井田边界，东至己二采区西部边界。

二、己二采区瓦斯地质规律研究

（一）断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响

己16-17煤层为一倾向北东的单斜构造，根据地勘钻孔和采掘工程揭露情况，采区西翼有小型褶曲。从岩体力学角度来看，褶曲构造属弹塑性变形，可保留一定范围的原始应力状态，在褶曲部位形成相对的高压区和高瓦斯区（简称双高区）。因此，在小构造发育处有利于突出的发生。

己二采区的断层发育以北西西和北北东断层为主，在己二采区的两翼，断层性质差异较大，东翼以逆断层为主，逆断层占断层总数的51.2%，正断层占47.8%，西翼以正断层为主，正断层占断层总数的92.3%，逆断层占7.7%。己二采区东翼构造以逆断层为主，可能与锅底山正断层的左行拉张活动有关，该翼为煤体挤压揉皱带，煤体破坏程度高。

结合平顶山矿区区域构造演化和构造分布特征可以推断，己二采区东西两翼构造的差异可能是造成其瓦斯赋存不同的主要原因。

（二） 顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响

通过对比分析西翼和东翼钻孔柱状图，比可以得出西翼己16-17煤层顶底板泥岩厚度小于东翼，相比之下不利瓦斯赋存，尤其是断层与煤层接触的对盘围岩透气性好更有利于瓦斯的排放。

（三）煤厚对瓦斯含量的影响

通过对己二采区东翼、西翼煤层倾角、结构和厚度揭露情况、煤厚等值线比分析得出，己二采区东翼和西翼煤厚没有明显的差异，但己16-17本身煤厚变化很大，根据现场实际表明在煤厚变化处容易产生瓦斯涌出异常等现象。

（四）煤层埋深、标高对瓦斯赋存的影响

根据对己二采区东、西翼瓦斯压力测定结果和瓦斯地质分析，瓦斯分布除受埋深、标高影响外，由于己二采区东西两翼地质构造、围岩透气性等的差异造成了瓦斯赋存的不同，西翼主要以张性、张扭性正斷层为主有利于瓦斯涌出，从而造成西翼瓦斯含量、瓦斯压力较东翼低。

三、煤层瓦斯基础参数测定

（一）煤的破坏类型

十一矿己二采区己16-17煤层煤体颜色为黑色，以粉末状及碎块状为主，煤层较软。煤层中镜煤条带、亮煤条带较多，煤岩类型为半光亮型。据煤的破坏类型分类表，总体上处于Ⅲ～Ⅳ类破坏煤体。

（二）煤的坚固性系数

在己二采区皮带下山、回风下山、己16-17—22161机巷和风巷等处共采集煤样153个，经测定，己16-17煤层坚固性系数f为0.13～1.26。

（三）瓦斯放散初速度

在己二采区皮带下山、回风下山、己16-17—22161机巷和风巷等处共采集煤样153个，经测定，己16-17煤层瓦斯放散初速度（△P）为2.27～17.56。

（四）煤层瓦斯压力

在己二采区西翼，共设9个测点，测点标高-786～-870m，在己二采区东翼，共设7个测点，测点标高-725.9～-815.4m。利用穿层钻孔测定己16-17煤层的瓦斯压力。封孔以后，定时观察和记录瓦斯压力，并仔细检查漏气情况，观测时间不低于20～30d，如压力变化在3d内小于0.015MPa，测定工作即可结束。

经测定，己二采区西翼己16-17煤层绝对瓦斯压力为0.27～0.54MPa，东翼己16-17煤层绝对瓦斯压力为0.42～3.2MPa.

（五）煤层瓦斯含量

依据《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）和《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》（AQ 1066-2008），采用直接法测定了己16-17煤层的瓦斯含量。经测定己二西翼瓦斯含量为2.28～4.31m3/t，己二东翼瓦斯含量为3.32～9.14m3/t。

四、区域突出危险性预测

（一）区域预测方法

煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法是《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）区域突出危险性预测的主要方法。

《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）第四十二条规定：区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，也可以采用其他经试验证实有效的方法。

（二）区域预测范围

根据十一矿己二采区己16-17煤层的开拓部署、巷道布置揭露控制情况，本次区域突出危险性预测范围为：

（1）己二采区东翼：东至己二采区边界，西至己二采区轨道下山，南以己16-17煤层露头为界，北至己二采区己16-17煤层深部边界。

（2）己二采区西翼：东至己二采区轨道下山，西至55勘探线附近（己16-17—22161工作面切眼），南以己16-17煤层露头为界，北至己二采区己16-17煤层-840m标高。

（三）瓦斯参数测定结果分析

本次区域预测在标高-725.9～-870m范围内共设置瓦斯压力测点16个。这些数据的获取为己16-17煤层区域突出危险性预测提供了科学依据。

由瓦斯压力测定结果可以看出，己二采区西翼己16-17煤层绝对瓦斯压力为0.27～0.54MPa，东翼己16-17煤层绝对瓦斯压力为0.42～3.2MPa。己二采区西翼己16-17煤层瓦斯压力均小于0.74MPa的临界值，东翼大部分测点压力超过0.74MPa的临界值。

五、结论

（一）己二采区西翼己16-17煤层等高线-840m以浅区域划分为无突出危险区，标高-840m以深区域为待研究区域；

（二）己二采区采区东翼己16-17煤层等高线-600m以浅区域划分为无突出危险区，标高-600m以深区域划分为突出危险区。