煤层瓦斯含量、压力与突出敏感指标关系分析[1].docx

煤层瓦斯含量、压力与突出敏感指标关系考察分析摘 要：针对直接测定突出煤层瓦斯含量、压力，并结合工作面采掘过程中实测的突出危险性预测 敏感性指标K值、S值以及防突打孔过程中的动力现象，考察分析煤层瓦斯含量、压力与突出敏感指标 1A及打孔过程中动力现象之间的关系，综合判定煤层的突出危险关键词：瓦斯含量 突出敏感指标 对比考察前言松藻煤矿系煤与瓦斯突出矿井，可采和局部可采煤层有Kj、£和K2b共3层，均具有突出危险性 其中主采煤层K3b为严重突出危险煤层，£突出危险性次之，K2b突出危险性最弱从建矿开采至今，全 矿共发生煤与瓦斯突出 45次，其中最大一次突出 470 吨煤炭，平均每次突出 53.7 吨随着矿井向深部 水平延深，煤层瓦斯压力、瓦斯含量增大，突出危险性增加，瓦斯灾害的治理难度越来越大，给矿井的 安全生产带来了严重威胁煤层瓦斯含量、压力是矿井瓦斯治理的基础参数，也是预测煤与瓦斯突出危 险性的重要参数之一根据《防治煤与瓦斯突出规定》，防突工作坚持“区域防突措施先行、局部防突 措施补充”的原则突出矿井采掘工作做到不掘突出头，不采突出面开采保护层或预抽煤层瓦斯区域 防突措施后，采用实测煤层瓦斯压力或瓦斯含量对区域措施效果进行检验，若煤层残余瓦斯压力降到 0.74MPa或残余瓦斯含量降到8. 0m3/1以下，则区域措施效果检验达标。

因此，为了准确掌握矿井突出 煤层瓦斯含量、压力与突出敏感指标的关系，结合矿井防治煤与瓦斯突出技术现状，对松藻煤矿突出煤 层瓦斯含量、压力与突出敏感指标关系考察显得十分重要1. 考察方法选取根据煤与瓦斯突出机理，煤与瓦斯突出是在地应力、瓦斯、煤的物理力学性质综合作用的结果瓦 斯因素在煤与瓦斯突出中发挥着极其重要的作用，没有足够的瓦斯含量和瓦斯压力，就没有足够的瓦斯 内能，突出就很难发生，即使发生突出，也以压出和倾出类型为主，因此突出后瓦斯涌出量较小，其危 害性也相对较小目前松藻煤矿采用钻屑瓦斯解吸指标预测突出的方法主要是测定反映突出煤层瓦斯、 地应力、煤的物理力学性质的危险性部分因素的指标，并根据其大小判断突出危险性，其中瓦斯含量是 预测突出的重要指标之一因此，按照《防突煤与瓦斯突出规定》要求，采取测定煤层瓦斯含量或压力，并结合实测钻屑瓦斯 解析指标K、S值以及打孔动力现象方法，对突出煤层瓦斯含量、压力与突出敏感指标关系进行考察1A2. 煤层瓦斯含量、压力测定方法煤层瓦斯含量、压力测定主要有间接测定和直接测定两种方法，常用的煤层瓦斯含量间接确定法是 井下现场打孔实测煤层原始瓦斯压力，然后根据实验室测定的煤层吸附常数值及工业分析结果计算瓦斯 含量。

该方法的关键在于井下煤层瓦斯压力的准确测定,但煤层原始瓦斯压力测定工艺复杂，对测点的 选择布置、封孔工艺等环节要求很高，否则，测定的煤层原始瓦斯压力不准确同时，无论是采取主动 测压或被动测压，其测压时间均在1个月以上，测定周期长，不能满足瓦斯治理的需要目前，煤炭科 学研究总院重庆研究院研制的DGC型瓦斯含量直接测定装置，即孔内取芯快速测定煤层瓦斯含量、压力 技术，在现场得到了很好的推广应用因此，选择DGC型瓦斯含量直接测定装置快速实测煤层瓦斯含量 和压力3. 煤层突出敏感指标测定方法根据松藻煤矿现有生产及技术条件，突出煤层工作面预测方法采用钻屑指标法，即通过测试钻屑瓦斯解吸指标K值、钻屑量S值，并结合打孔过程中的瓦斯动力现象，综合判定煤层突出危险预测采用 1A煤炭科学研究总院重庆研究院的WTC突出参数测定仪，在煤层内每钻进2m分别测试K及S值（测试相互位 1A置错开）突出敏感指标临界值分别取*值为0.5ml/（g・minQ-i, SA值为14Kg/m （孔径72mm）或20kg/m （孔径 87mm）4. 测定结果及分析4.1 测定结果为考察分析各煤层瓦斯含量、压力与突出敏感指标的关系，选择在Kj、K3b煤层已抽采、受保 护或未抽采、未受保护的区域施工钻孔。

取样同时测定煤层瓦斯含量、压力和突出敏感指标K值和S 1A 值,共计取样测定30个，其中K1煤层10个煤层13个,Kj煤7个实测K1煤层最大瓦斯含量11.09IW t, 瓦斯压力0.543MPa,屯值0.66,SA值13kg/m；实测Kj煤层最大瓦斯含量17.8m3/1,瓦斯压力2.003Mpa, 最大K]=0.85ml/g.min1/2，SA=18Kg/m；实测钉煤层最大瓦斯含量为22.31m3/1,瓦斯压力1.762Mpa, K1=0.74,最大钻屑量SA=18Kg/m详见松藻煤矿快速测定煤层瓦斯含量结果统计表（表1）表1 松藻煤矿煤层瓦斯含量、压力及突出敏感指标测定统计表瓦斯压力16.681.3270.84189.410.4640.391123.573.1780.8209.720.5820.66139.680.6070.43158.740.5650.371211.660.9310.451411.090.5430.641210.370.5710.33108.820.5550.35108.440.4640.321013.460.9740.631517.82.0030.851825.112.6420.872011.710.5850.421610.80.4670.32105.420.130.2483.340.0280.2174.830.2240.2174.930.1960.3108.850.4420.54133.540.1270.26109.180.4330.36123.570.1250.1287.520.2040.2188.910.3380.261010.20.5820.3681022.311.7620.74189.920.560.3510有无有有有有有有有无无有有有有无无无无无有无有无无无有有无1 2316采面 K b32 2226-2运巷 K b23 一区+5N4石门 Kb34 2119-1运巷 K5 2224-1采面 K b26 2225 运巷 110m Kb27 2225 运巷 170m Kb29 一区+5N5石门 K10 2215-2采面 K b211 2224-2采面 K b212 2224采面 Kb213 2223 运巷 320m Kb214 2223 运巷 75m Kb215 2223 运巷 157m Kb216 3211N回风巷 Kb217 2217-2切割 K b218 2224采面 Kb219 +190S4 石门 K120 2122-2运巷 K121 2316 风巷 120m Kb322 2316采面 Kb323 2316 风巷 165m Kb324 2316 风巷 196m Kb325 2117-1运巷 K26 2115-1采面 K127 2217-2采面 Kb228 2117-2运巷 K129 2223 运巷 750m Kb330 +100主石门 Kb24.2 瓦斯含量、压力与煤层突出敏感指标关系分析4.2.1瓦斯含量与突出敏感指标Ki值关系分析瓦斯含量的大小直接影响煤层的突出危险，而人值的大小与煤层中的瓦斯含量有直接关系。

为了 掌握煤层瓦斯含量与突出敏感指标人值的相互关系，在抽采、未抽采以及受保护后的煤层中分别取样 直接测定煤层瓦斯含量和突出敏感指标K1值，根据实测结果分析瓦斯含量与人值之间的关系通过分 析测定的煤层瓦斯含量与突出敏感指标K1值，得出松藻煤矿K^Kj、k3b煤层瓦斯含量与突出敏感指标 匕值有如下关系：K 煤层：Y= 12.41 1 X+2.8943 (R2=0.7)Kb 煤层：Y=21.66X+1.7992 (R2 = 0.8115)Kb 煤层：Y=31.557X-4.99 (R2 = 0.842)3式中：Y 煤层突出敏感指标£值(ml/g.min1/2)X——煤层瓦斯含量W(m3/1)由上式和图1、图2、图3可以看出，煤层瓦斯含量与突出敏感指标K值有良好的相关性，瓦斯含量与突出敏感指标KJ直成正比关系，当煤层瓦斯含量增大时突出危险性增加，突出敏感指标KJ直也增 大，反之则减小0.2 G 3 0.-1 0.5 0.6 0.7l< 11闻 1 KJ.早.z： H ；g 丄,1V ；••：：录住|0 5 0 52 11 isoa o.i• ■ • • _ O5 0 5 0 5 02 2 11y= 21.66k i 1.799ZR7 工 0.8115G.2 0.4 G.G O.S 1匕值图2 k』煤层瓦期含量1外］值关系图 5 0 5 0-502 2 11話E聘！Oy = 31.557X- 4.99R2 = 0.S420 2 0.4 0.6 0.SX迫i^is 心“；敗丄汕.s凸幻刁"K4.2.2瓦斯含量与突出敏感指标钻屑量SA值关系分析突出敏感指标S值的大小主要反映煤层中地应力情况，与煤层中的瓦斯含量无直接关系，但地应A力在煤与瓦斯突出发生的突出阶段，扮演着极其重要的角色，是发生煤与瓦斯突出的一个必要的先决条 件。

为了掌握煤层瓦斯含量与突出敏感指标钻屑量S值的相互关系，在抽采、未抽采以及受保护后的A煤层中分别取样直接测定煤层瓦斯含量和突出敏感指标SA值，根据实测结果分析瓦斯含量与SA值之间A A的关系通过分析测定的煤层瓦斯含量与突出敏感指标SA值，得出松藻煤矿K’K/、k3b煤层瓦斯含量 与突出敏感指标S值有如下关系：AK 煤层：Y= 1.1448X-3.4485(R2 = 7223)Kb 煤层：Y=1.0748X-2.i587 (R2 = 0.6891)Kb煤层：Y=1.9423-i5.948 (R2 = 0.9534)式中：Y――煤层突出敏感指标钻屑量SA值(kg/m)X——煤层瓦斯含量W(m3/1)由上式和图4、图5、图6可以看出，煤层瓦斯含量与突出敏感指标S值有较好的相关性，瓦斯含A量与突出敏感指标KJ直成正比关系，当煤层瓦斯含量增大时突出危险性增加，突出敏感指标KJ直也增 大，反之则减小圏4 ©煤层瓦期含量与环值关系阍y = 1.1443x- 3.44S5FV - 0.72234.■■二]w