分源预测法在回采工作面瓦斯涌出量预测中的应用

2020-07-07马迅

山东煤炭科技 2020年6期

马迅

（河北省煤田地质勘查院，河北邢台 054000）

瓦斯涌出量预测是矿井在一定生产时期、生产方式和配产条件下对于下一步生产时瓦斯涌出的预判。目前随着科技的发展，相继出现了多种瓦斯预测方法。本文主要详细介绍了分源预测法，并将该方法应用于煤矿进行瓦斯涌出量预测。

1 矿区概况

冀中能源邯郸矿业集团亨健矿业有限公司核定生产能力为42 万t/a，仅开采山西组2#煤，划分为+100m、-40m、-160m 三个水平，目前+100m、-40m 水平已经结束，-160m 水平有两个采区。矿井开拓方式为斜井多水平开拓，开采方法为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法，对整个煤层一次采全高，顶板管理为自然垮落法，矿井通风方式为中央并列抽出式。自2004 年至今，矿井瓦斯历年等级鉴定结果均为高瓦斯矿井。2014 年，河北省煤田地质勘查院受亨健矿业有限公司委托，承担了其生产矿井地质报告的编制任务，涉及了瓦斯地质工作。

2 地层、构造

井田范围内大部分地层被新生界地层所掩盖，基岩出露很少，地层整体上倾向东或北东向。区内赋存的地层自下而上分别为：奥陶系中统（O2）、石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）和二叠系下统下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）和二叠系上统石千峰组（P2sh）、三叠系下统刘家沟组（T1l）、第四系（Q）。

主要含煤地层为石炭系本溪组、太原组及二叠系山西组。本溪组含煤1 层，为10#煤层，不稳定，不可采，煤厚0.30～0.42m，平均厚度0.35m；太原组含煤8～14 层，煤层总厚度8.45m，含煤系数为2.7%，其中可采和局部可采煤层5 层，为4、6、7、8、9#煤层，平均厚度7.52m，均匀分布在本组中、下部；山西组含煤4～7 层，煤层总厚度6.04m，含煤系数7.8%。其中2#煤层为本井田主要可采煤层，平均厚度3.69m。

井田总体构造形态表现为单斜构造，并伴有短轴、开阔的小型倾伏褶曲和断层。大、中型断层整体上呈北东向展布，均为高角度正断层，且具有倾角大（一般在70°以上）、延伸远的特点。有少量宽缓褶曲存在，地层产状变化不大。岩浆岩普遍发育，且厚度巨大，但它是顺层侵入，对煤层破坏作用并不十分严重，仅在部分地段侵蚀煤层。

3 煤层

2#煤层作为本井田主要可采煤层，厚0.83～8.34m，平均3.69m，普遍含一层夹矸，夹矸厚度在0.05～0.71m，一般为0.25m。煤质类型均为高度变质无烟煤。

4 煤层瓦斯含量分布特征

亨建煤矿位于煤系岩浆活动较强烈的地区，大规模的岩浆侵入促使煤层进一步变质而成为其瓦斯主要来源，并受断层、褶皱、顶板岩性及埋深等多因素的影响主要储存于煤层或围岩中。通过对该矿2#煤层瓦斯含量实测以及矿井掘进时反演的瓦斯含量（见表1），分析瓦斯赋存与埋藏深度的关系，利用回归分析，建立瓦斯含量（y）与埋深（x）的数学关系模型，相关系数R=0.9542。

数学模型：y=0.0265x-0.8825式中：

x-煤层埋深，m；

y-煤层瓦斯含量，m3/t。

表1 2#煤层实测、反演含量点统计表

图1 煤矿2#煤层瓦斯含量与煤层埋深的关系

由图1 可知，2#煤层瓦斯含量梯度为2.65m3/t·100m，在埋深109m、184m、260m、335m、411m处的煤层瓦斯含量趋势值分别是2m3/t、4m3/t、6m3/t、8m3/t、10m3/t，呈现出煤层瓦斯含量通常与埋藏深度有密切相关的规律。煤层埋深越大，瓦斯的有效盖层厚度越大，瓦斯的赋存条件越好。