大林煤矿M14煤层一采区煤与瓦斯突出危险性评价

史安民，倪赞龙

(江煤贵州矿业集团有限责任公司，贵州 贵阳 550000)

1 工程概况

大林煤矿位于遵义城北西方向，直距约45 km，行政区划隶属遵义市平正乡管辖。井田含煤地层龙潭组共含煤3层，含煤总厚9.40 m，平均含煤率9.23%，其中可采煤层平均总厚6.73 m，可采煤层平均含煤率5.18%，其煤层编号由上至下分别为M7、M9、M14煤层。大林煤矿采用平硐开拓，共设3条井筒，分别为主平硐、副平硐和回风平硐，矿井采用中央并列式通风方式，通风方法为机械抽出式，其中主平硐与副平硐进风，回风平硐回风。矿井总回风量为2 890 m3/min，总回风瓦斯浓度为0.20%，瓦斯涌出量约为5.78 m3/min。根据中国矿业大学2010年7月提交的《遵义市平正乡大林煤矿M7、M9、M14煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》，其鉴定结论为：大林煤矿M7、M9、M14煤层在鉴定范围内无突出危险性。根据当时井下开拓及准备巷道的实际条件，仅M7煤层具备布孔条件，因此，经复核认为：大林煤矿M9、M14煤层2010年7月份的鉴定数据不足以支持鉴定结论，M9、M14煤层的突出危险性鉴定结论无效，为了确保大林煤矿M14煤层一采区的安全回采，需对该区域煤层的突出危险性重新进行鉴定。

2 煤与瓦斯突出鉴定方法

煤与瓦斯突出煤层的首要判断标准为是否发生过瓦斯动力现象[1]，由于大林煤矿目前从未出现过喷孔、卡钻等突出预兆，应当根据现场测定的煤层相关参数来进行鉴定，各个参数的临界值如表1所示，当测定区域煤层的所有参数均处于表1所示的指标范围内时，即可认定该区域的煤层存在煤与瓦斯突出的危险性；另外当测定区域煤层的相关参数满足以下条件[2]：①煤层的最小坚固性系数≤0.3，且煤层最大瓦斯压力≥0.74 MPa时；②0.3<煤层最小的坚固性系数≤0.5，且煤层最大瓦斯压力≥1.0 MPa；③0.5<煤层的最小坚固性系数≤0.8，且煤层最大瓦斯压力≥1.50 MPa；④煤层最大瓦斯压力≥2.0 MPa时，同样可以认定煤层为突出煤层。

表1 突出煤层鉴定的单项指标临界值

3 M14煤层一采区瓦斯突出参数测定

3.1 煤层瓦斯压力现场实测

大林煤矿M14煤层的原始瓦斯压力测定方法为井下巷硐内直接打钻孔，结合大林煤矿现有开拓及准备巷道部署的实际情况，决定在东翼瓦斯抽放进风巷、西翼瓦斯抽放进风巷、东翼瓦斯抽放回风巷、绞车房绕道等处布置5个瓦斯压力测点(10个穿层测压钻孔)。测定结果如表2 所示。

3.2 煤的破坏类型

大林煤矿M14煤层一采区煤的破坏类型采用现场勘察法评定，根据对大林煤矿M14煤层一采区的三条上山、大巷及M14煤层巷道实际揭露的M14煤层的现场勘察：M14煤层的光泽为亮与半亮，以半亮型为主，无夹矸，煤层厚度稳定；断面成不规则块状，有擦纹；断口参差多角，用手极易剥成小块，中等硬度。可以得出大林煤矿M14煤层的破坏类型为Ⅱ～Ⅲ类。

表2 M14煤层瓦斯压力测定结果

3.3 煤的瓦斯放散初速度和坚固系数测定

煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数通过现场取样、实验室测定，本次测定采取了3份相对较软的M14煤层煤样，每份煤样重量不小于3 kg。M14煤层煤样分别取自11402运输巷40 m处、11402回风巷80 m处和11402回风巷127 m处。取样方法为刻槽取样法[3]。测定结果如表3所示。

表3 M14煤层相关瓦斯参数测定结果

4 煤层突出危险性鉴定

通过对测定结果进行分析汇总，得出煤的最高破坏类型、最大瓦斯放散初速度、煤的最小坚固性系数和最大瓦斯压力值[4]，如表4。

表4 M14煤层突出危险性单项指标测定结果

表4的数据表明，大林煤矿M14煤层一采区煤的破坏类型、煤的坚固性系数(f)及煤的瓦斯放散初速度(ΔP)达到或超过临界值，但瓦斯压力(P)未超过临界值，不满足“全部指标均处于表1所示临界值范围”的条件；且从本次实测的瓦斯压力P及煤的坚固性系数f值结果来看，也不满足额外的4种情况。因此，依据本次实测的M14煤层一采区煤与瓦斯突出单项指标，不能够将该区域内的M14煤层认定为突出煤层，需结合邻近矿井开拓开采情况、瓦斯赋存情况及本矿井地质、煤层、瓦斯赋存及埋深等情况，进行综合分析确定。

针对大林煤矿提供的采掘工程平面图、井上下对照图分析，本次大林煤矿M14煤层测点代表范围内最大埋深为438 m，实测的最大瓦斯压力为0.58 MPa(埋深425.5 m)，未超过临界值0.74 MPa；根据表2中M14煤层瓦斯压力测定结果，分析了瓦斯压力与埋深的相关关系，如图1所示，得出本次在矿井测点代表范围内M14煤层瓦斯压力与埋深的拟合关系模型。

图1 M14煤层一采区实测瓦斯压力与埋深的相关关系

根据M14煤层瓦斯压力与埋深的相关关系，推测本次测点代表范围内最大埋深438 m处的M14煤层瓦斯压力为0.60 MPa，也未超过瓦斯压力临界值0.74 MPa。因此，由M14煤层一采区煤体的单项指标分析，不足以鉴定为具有煤与瓦斯突出危险性。

5 鉴定范围内煤层突出危险性综合分析

1) 从片区突出危险性来分析。大林煤矿矿区为煤与瓦斯突出危险矿区。与大林煤矿同属平正乡的富强煤矿于2011年7月20日在M7煤层发生一起煤与瓦斯突出事故。而大林煤矿至今未发生过煤与瓦斯突出等瓦斯动力现象；在M14煤层采掘过程中也没有发生过瓦斯涌出异常现象。因此，尽管大林煤矿所处片区属突出危险矿区，但从实际的瓦斯赋存情况来看，M14煤层瓦斯压力和瓦斯含量不大。

2) 从瓦斯涌出情况来分析。从已掘进的M14煤层一采区巷道掘进过程中的瓦斯涌出量来看，M14煤层11402回风巷回风瓦斯浓度为0.16%，绝对瓦斯涌出量为0.26m3/min；11402运输巷掘进期间回风瓦斯浓度为0.18%，绝对瓦斯涌出量为0.43m3/min；说明一采区M14煤层瓦斯涌出量不大。

3) 从鉴定范围内的最大埋深处瓦斯压力来分析。鉴定范围内M14煤层瓦斯压力测压钻孔见煤点埋深处于68～425.5 m之间，M14煤层实测的最大瓦斯压力为0.58 MPa(埋深425.5 m)，未超过临界值0.74 MPa。根据本次M14煤层瓦斯压力与埋深的相关关系可知：在438 m埋深处M14煤层的瓦斯压力为0.60 MPa，也未超过临界值0.74 MPa。

根据大林煤矿本次实测的煤与瓦斯突出单项指标、煤层及瓦斯赋存情况，邻近矿井开拓开采及瓦斯赋存的实际情况，综合分析后认为：大林煤矿M14煤层在本次鉴定范围内无煤与瓦斯突出危险性。