张善华

收集整理增子坊煤矿井田地质情况的基础上，分析了煤层埋藏深度、地质构造、煤层围岩、煤的变质程度等因素对该矿瓦斯赋存的影响，该煤矿瓦斯涌出量进行了预测。

Abstract： On the basis of collecting and sorting out the geological conditions of the Zengzifang Coal Mine， the influence of factors such as coal seam depth， geological structure， coal seam surrounding rock and coal metamorphism on the occurrence of gas in the mine is analyzed， and the amount of gas emitted from the coal mine is predicted.

關键词：瓦斯赋存;瓦斯;瓦斯涌出量;预测

Key words： gas occurrence;gas;gas emission;prediction

中图分类号：TD712.5                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）27-0238-02

1  工程概况

增子坊煤矿井田位于大同煤田西北边缘，行政区划属右玉县，矿井设计规模为120万t/年。采用斜井开拓，属刀柱式开采，工作面放炮落煤，畜力运输，箕斗提升，中央并列式通风。矿井水文地质类型为中等。奥灰水对本矿无影响。正常涌水量约为384m3/d（16m3/h），最大涌水量取最大值，即矿井最大涌水量约为792m3/d（33m3/h）。

矿井为瓦斯矿井，煤尘有爆炸性危险，煤层自燃等级为I～II级，属容易自燃-自然煤层，地温和地压正常，地震烈度为VII度。矿井采用斜井单水平开拓方式，主水平布置在8号煤层中，标高为+1285m。5号煤层设置辅助水平，辅助水平标高为+1306m。矿井共布置三个井筒，即主斜井、副斜井和回风斜井，全部落底于+1285m水平。矿井以东西大巷为界划分3个盘区，首采工作面布置在53盘区，沿5号煤层布置轨道大巷、皮带大巷、回风大巷，大巷间距30至50m。

2  煤层瓦斯参数和矿井瓦斯等级

煤层瓦斯参数据以往地质勘探取样测定资料，本区有11个钻孔采取了27个煤层瓦斯样，采样方法为解吸法，分别测定各煤层的煤的自然瓦斯成分和瓦斯含量。瓦斯含量CH4最大值是为0.89ml/g（干燥无灰基），瓦斯成分主要以氮气为主，CH4最大值为24.47%。各煤层平均含量CH4低于0.2ml/g，各煤层平均CH4成分低于10%，总体瓦斯含量低。

全区均处于瓦斯风化带之内，各煤层瓦斯分带，5号煤属于氮气带（N2）、二氧化碳-氮气带（CO2-N2）和氮气-甲烷带（N2-CH4）;6号煤属于氮气带（N2）和氮气-甲烷带（N2-CH4）;8号煤属于氮气带（N2）和氮气-甲烷带（N2-CH4）。山西省煤炭地质115勘查院2015年编制的《山西省大同煤田增子坊井田生产补充勘探地质报告》钻孔瓦斯资料进行分析预测。见表1、表2所示。

3  矿井瓦斯赋存规律研究

研究表明，影响矿井瓦斯赋存因素主要有煤层埋藏深度、煤的变质程度、围岩情况、构造情况等。

3.1 煤层埋藏深度对瓦斯赋存的影响

本井田处于大同煤田西部南部边缘，主要可采煤层一般埋藏深度在300m之内，局部风化，有利于瓦斯向地表散放，不容易保存瓦斯。5号煤层瓦斯含量随埋深增加而加大，南部低，北部高。见图1所示。

两者之间关系为：

W=0.0083H+0.3226

式中：W—瓦斯含量，m3/t;H—埋藏深度，m。

3.2 地质构造对瓦斯赋存的影响

本井田位于大同煤田西南部边缘部位，属于黄土半掩盖区，煤层埋藏浅，地质构造复杂程度属中等。倾角在西南部稍大4°～6°，一般为2°～3°。断层发育，多为NW、NE向，断层对煤层瓦斯有一定的释放作用，有小型褶曲影响不大。

3.3 煤层围岩对瓦斯赋存的影响

一般顶板岩性为细、中、粗粒砂岩为主，砂砾岩次之，透气性相对好，瓦斯容易释放，反之，顶板为泥岩、炭质泥岩，不利于瓦斯释放。

3.4 煤的变质程度对瓦斯赋存的影响

一般煤变质程度高，则瓦斯含量高，反之则低。本井田镜质体最大反射率在0.6～0.7%，属于最低变质程度，因而煤生成瓦斯的能力差，原始瓦斯含量低，瓦斯赋存就不高。

4  矿井瓦斯涌出量预测

根据《大同煤矿集团铁峰煤业有限公司增子坊煤矿5号煤层瓦斯涌出量预测报告》，该矿5号煤层矿井瓦斯涌出量预测结果如下：

4.1 矿井瓦斯涌出量预测

矿井瓦斯涌出量计算公式：

式中：q井—矿井相对瓦斯涌出量，m3/t;q区i—第i个生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t; Aoi—第i个生产采区平均日产量，t; K″—已采采空区瓦斯涌出系数，53盘区（为303盘区）K″取1.30;预测结果如表3所示。

4.2 瓦斯涌出量构成分析

根据前面5号煤层瓦斯涌出量预测结果，矿井、工作面、采空区的瓦斯涌出量构成结果见表4、表5、表6。

对表4、表5、表6进行分析，可以得出：

①瓦斯涌出以开采层为主、邻近层为辅，开采层瓦斯涌出分别占63.40%、64.10%、63.40%，邻近层瓦斯涌出分别占36.60%、35.90%、36.60%。

②瓦斯涌出中回采工作面瓦斯涌出分别占70.30%、66.10%、70.30%，掘进瓦斯涌出分别占6.69%、11.02%、6.69%，采空区瓦斯涌出分别占23.01%、22.88%、23.01%。

③瓦斯涌出以生产采区瓦斯涌出为主，已采采区瓦斯涌出为辅，生产采区瓦斯涌出分别占74.22%、71.08%、77.10%，已采采区瓦斯涌出分别占25.78%、28.92%、22.90%。

④增子坊5号煤层53盘区以120万t/a产量开采时，掘进面最大绝对瓦斯涌出量0.16m3/min，回采工作面最大绝对瓦斯涌出量3.36m3/min;矿井最大绝对瓦斯涌出量6.20m3/min，最大相对瓦斯涌出量为2.46m3/t。

⑤根據《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》有关鉴定依据和测算办法，判定该矿井开采5号煤层时为瓦斯矿井。

5  煤与瓦斯区域突出危险性预测

本矿井缺乏瓦斯参数，如瓦斯放散初速度△P，煤层坚固性系数f值，同时也缺乏瓦斯压力等数据。按照煤层瓦斯含量W进行预测，区域突出危险性预测临界值指标定为瓦斯含量8m3/t。本井田煤层瓦斯含量均小于2m3/t，且处于瓦斯风化带中，无煤与瓦斯突出危险。根据瓦斯测定结果分析，可采煤层瓦斯含量均小于2ml/g，该井田瓦斯类型应属于简单。

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