【導(dǎo)讀】山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)野川煤業(yè)有限公司高平市西北15km處的野川鎮(zhèn)境內(nèi)，行政區(qū)劃隸屬高平市野川鎮(zhèn)管轄。地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°46′51〞～112°51′00″，北緯35°49′51〞～35°48′24″。礦3號(hào)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定?；A(chǔ)上，對(duì)該礦井瓦斯涌出情況進(jìn)行了認(rèn)真的預(yù)測(cè)，并提出預(yù)測(cè)結(jié)果。此次工作得到了礦方相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員的大力支持，在此深表感謝!

　　

【正文】 求粒度 (2030mm)，可采取粒度為13mm的煤樣按上述要求進(jìn)行測(cè)試，并按下式換算： ① 當(dāng) f13 時(shí)， f＝ ； ② 當(dāng) f13≤， f＝ f13 式中 f13——粒度為 13mm時(shí)煤樣的堅(jiān)固性系數(shù)。 測(cè)試結(jié)果 采用上述方法，對(duì) 野川煤業(yè) 3 號(hào) 煤層煤樣進(jìn)行煤的堅(jiān)固性系數(shù)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 24。 表 24 3 號(hào)煤層煤的堅(jiān)固性系數(shù)測(cè)定結(jié)果 煤層 采樣 地點(diǎn) 煤 的 堅(jiān)固性系數(shù) f 瓦斯放散初速度 (Δp) 3 運(yùn)輸大巷掘進(jìn) 頭 1100 米處 煤的瓦斯放散初速度測(cè)試 測(cè)試方法 瓦斯放散初速度測(cè)試需要用專用的 Δp測(cè)試儀在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，主要測(cè)試步驟為： （ 1）鉆孔采取揭煤地點(diǎn)煤層厚度上、中、下部新鮮煤樣各 250g，并注明采樣地點(diǎn)、采樣層位及采樣時(shí)間等。 （ 2）將所采煤樣進(jìn)行粉碎，篩分出粒度為 ～ ，每一個(gè)煤樣取 2 個(gè)試樣，每個(gè)試樣重 。 （ 3）測(cè)試： ① 把 2 個(gè)試樣用漏斗分別裝入 Δp測(cè)定儀的 2 個(gè)試樣瓶中； ② 啟動(dòng)真空泵對(duì)試樣脫氣 ； ③ 脫氣 后關(guān)閉真空泵，將甲烷瓶 與試樣瓶連接，充氣（充氣壓力 ）使煤樣吸附瓦斯 ； ④ 關(guān)閉試樣瓶和甲烷瓶閥門，使試樣瓶和甲烷瓶隔離； ⑤ 開(kāi)動(dòng)真空泵對(duì)儀器管道死空間脫氣，使 U型管泵真空計(jì)兩端泵面相平； ⑥ 停止真空泵，關(guān)閉儀器死空間通往真空泵的閥門，打開(kāi)試樣瓶的閥門，使煤樣與儀器被抽空的死空間相連并同時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)， 10s 時(shí)關(guān)閉閥門，讀出汞柱計(jì)兩端汞柱差 P1(mm)， 45s 時(shí)再打開(kāi)閥門， 60s 時(shí)關(guān)閉閥門，再一次讀出汞柱計(jì)兩端汞柱差 P2(mm)。 山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)野川 煤業(yè) 3號(hào)煤層瓦斯參數(shù)測(cè)定報(bào)告 23 （ 4）瓦斯放散初速度 Δp=P2P1，同一煤樣的兩個(gè)試樣測(cè)出的 Δp值之差應(yīng)不大于 1，否則需要重新測(cè)試。 測(cè)試結(jié)果 采用上述方法，對(duì) 野川煤業(yè) 3 號(hào) 煤層煤樣進(jìn)行煤的瓦斯放散初速度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 24。 鉆孔自然瓦斯涌出特征 表征鉆孔自然瓦斯涌出特征的參數(shù)有兩個(gè)，它們是鉆孔自然初始瓦斯涌出強(qiáng)度 0q 和鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù) α ，其中鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) α 是評(píng)價(jià)煤層瓦斯預(yù)抽難易程度的一個(gè)重要指標(biāo)。 0q 和 α 值是通過(guò)測(cè)試不同時(shí)間的鉆孔自然瓦斯涌出量并按下式回歸分析求得的： αt0t eqq ?? （ 29） 式中 tq ——自排時(shí)間 t 時(shí)的鉆孔自然瓦斯流量， m3/min； 0q ——自排時(shí)間 t=0 時(shí)的鉆孔自然瓦斯流量， m3/min； α ——鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)， d1； t——鉆孔自排瓦斯時(shí)間， d。 對(duì)式（ 21）積分，可以得到任意時(shí)間 t 內(nèi)鉆孔自然瓦斯涌出總量 tQ ： )/ αe(11440qdteq1440dtq1440Q αt0αtt0 0t0 tt ?? ???? ?? 即 ： )e(1 αtJt ??? （ 210） 式中 tQ ——時(shí)間 t 內(nèi)鉆孔自然瓦斯涌出總量， m3； JQ ——鉆孔極限瓦斯涌出量， /α1440qQ 0J ? ， m3； 其余符號(hào)意義同前。 測(cè)試方法 （ 1）選擇新鮮暴露煤壁，沿煤層打一個(gè)孔徑 φ75～ 90mm，長(zhǎng) 30～ 50m的鉆孔，用聚氨酯封孔，封孔管為 4 分鋼管，封孔長(zhǎng)度 4m，并記錄開(kāi)始鉆進(jìn)、成孔和封孔時(shí)間； 山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)野川 煤業(yè) 3號(hào)煤層瓦斯參數(shù)測(cè)定報(bào)告 24 （ 2）定期測(cè)量鉆孔自然瓦斯流量 tq ，要求第一天測(cè)試 2～ 3 次，以后每天測(cè)試一次，并記錄流量測(cè)試時(shí)間 t； （ 3）根據(jù)不同自排時(shí)間下的鉆孔自然瓦斯流量測(cè)試數(shù)組（ it ， iq ），按公式回歸 αt0t eqq ?? 分析求出 0q 和 α 。 測(cè)試結(jié)果 利用以上方法，對(duì) 野川煤業(yè) 3 號(hào) 煤層煤樣進(jìn)行煤的鉆孔自然瓦斯涌出特征測(cè)試，煤孔布置參數(shù)見(jiàn)表 25，鉆孔自然瓦斯涌出特征實(shí)測(cè)曲線如圖 2圖 26 所示。 表 25 3 號(hào)煤層瓦斯涌出特征測(cè)試鉆孔布置參數(shù) 鉆孔編號(hào) 3 號(hào)煤層（煤）流量測(cè)孔 鉆孔地點(diǎn) 運(yùn)輸大巷掘進(jìn) 頭 1100 米處 鉆孔直徑 （ mm） 90 鉆孔深度 (m) 50 成孔時(shí)間 2021 年 7 月 24 日 11： 10 封孔材料 聚氨酯 封孔深度（ m） 4 封孔結(jié)束時(shí)間 2021 年 7 月 24 日 11： 30 y = R2 = 00 2 4 6 8 10 12 14時(shí)間（d ）瓦斯流量（m3/）圖 25 3 號(hào)煤層流量孔自然瓦斯流量變化曲線 按照上式計(jì)算得到的 野川煤業(yè) 3 號(hào) 煤層煤樣進(jìn)行煤的鉆孔自然瓦斯涌出特征參數(shù)如表 26 所示。 表 26 3 號(hào)煤層鉆孔瓦斯自然涌出特征參數(shù) 測(cè)定地點(diǎn) 百米初始瓦斯涌出強(qiáng)度 q0(m3/min100m） 瓦斯流量衰減系數(shù) α（ d1） 百米鉆孔極限瓦斯涌出量 QJ（ m3） 3 號(hào)煤 層流量 孔 山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)野川 煤業(yè) 3號(hào)煤層瓦斯參數(shù)測(cè)定報(bào)告 25 煤層瓦斯壓力測(cè)試 煤層原始瓦斯壓力確定方法有兩種，其一為直接測(cè)壓法，即按煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ/T10472021《煤礦井下瓦斯壓力的直接測(cè)定方法》的規(guī)定進(jìn)行；其二為間接法，即根據(jù)煤層原始瓦斯含量、瓦斯吸附常數(shù)、煤質(zhì)分析等參數(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果，用郎格繆爾方程反演煤層原始瓦斯壓力?；?野川煤業(yè) 沒(méi)有直接測(cè)壓的條件，采用間接法測(cè)定 3 號(hào)煤層原始瓦斯壓力。 測(cè)定方法 γ10 K M1 1100 MA100bP1 a bPX adadad ???????? （ 211） 式中 X——煤層瓦斯含量， m3/t； a——吸附常數(shù)，試驗(yàn)溫度下煤的極限吸附量， m3/t； b——吸附常數(shù)， MPa1； P——煤層絕對(duì)瓦斯壓力， MPa； Aad——煤的灰分， %； Mad——煤的水分， %； K——煤的孔隙率， m3/m3； γ ——煤的視密度， t/m3。 測(cè)定結(jié)果 已知煤層瓦斯含量、 吸附常數(shù)和孔隙率等參數(shù) 時(shí)，利用式（ 211）即可反算出煤層瓦 斯壓力，其計(jì)算結(jié)果如表 27 所示。 表 27 3 號(hào)煤層瓦斯壓力反算結(jié)果 煤層 測(cè)定地點(diǎn) 瓦斯含量 （ m3/t） a （ m3/t） b (MPa1) 瓦斯壓力 （ MPa） 3 運(yùn)輸大巷掘進(jìn)頭 1100 米處 透氣性系數(shù)測(cè)試 測(cè)試方法 煤是一種多孔介質(zhì)，在一定壓力梯度下，氣體可以在煤體內(nèi)流動(dòng)，煤層瓦斯流動(dòng)難易程度通常用煤層透氣性系數(shù)來(lái)衡量，煤層透氣性系數(shù)也是評(píng)價(jià)煤層瓦斯山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)野川 煤業(yè) 3號(hào)煤層瓦斯參數(shù)測(cè)定報(bào)告 26 能否實(shí)行預(yù)抽的基本參數(shù)。其物理意義是：在 1m長(zhǎng)煤體上，當(dāng)壓力平方差為1MPa2時(shí)，通過(guò) 1m2煤層斷面，每日流過(guò)的瓦斯體積（ m3）。目前，國(guó)內(nèi)廣泛采用中國(guó)礦業(yè)大學(xué)提出的徑向流量法來(lái)確定煤層透氣性系數(shù)。 表 28 徑向不穩(wěn)定流動(dòng)參數(shù)計(jì)算公式表 時(shí)間準(zhǔn)數(shù) F0=Bλ 煤層透氣性系數(shù) λ 常 數(shù) A 常 數(shù) B 102～ 1 λ= 2120 1PP qrA ?? 21αr4tPB? 1～ 10 λ= 10～ 102 λ= 102～ 103 λ= 103～ 105 λ= 105～ 107 λ= 表中各參數(shù)符號(hào)含義如下： λ——煤層透氣性系數(shù)， m2/(MPa2d)； q——在排放瓦斯時(shí)間為 t 時(shí)，鉆孔煤壁單位面積瓦斯流量， m3/(m2d)，可由下式確定： q=Q/2πr1L； Q——在時(shí)間 t 時(shí)的鉆孔總流量， m3/d； r1——鉆孔半徑， mm； P0——井下大氣壓力， MPa； P1——煤層原始瓦斯壓力， MPa； L——鉆孔測(cè)量段煤孔長(zhǎng)度， m； α——煤層瓦斯含量系數(shù)， m3/(m3)。 測(cè)試結(jié)果 利用上述方法對(duì) 野川煤業(yè) 3 號(hào) 煤層透氣性系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其所需參數(shù)及計(jì)算結(jié)果如表 29。 表 29 3 號(hào)煤層透氣性系數(shù)計(jì)算結(jié)果 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（ AQ10272021）對(duì)煤層瓦斯抽放難易程度的分類標(biāo)準(zhǔn)（表 210）可以得出： 3 號(hào)煤層 透氣性系數(shù)為(MPa2d)， 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為 ， 屬較難抽放煤層 。 煤層 煤層瓦斯力 (MPa) A B 煤層透氣性系數(shù) m2/(MPa2d) 時(shí)間準(zhǔn)數(shù) F0 3 山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)野川 煤業(yè) 3號(hào)煤層瓦斯參數(shù)測(cè)定報(bào)告 27 表 210 煤層瓦斯抽放難易程度分類標(biāo)準(zhǔn) 類別 鉆孔流量衰減系數(shù) d1 煤層透氣性系數(shù) m2/(MPa2d) 容易抽放 10 可以抽放 ~ 10~ 較難抽放 山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)野川 煤業(yè) 3號(hào)煤層瓦斯參數(shù)測(cè)定報(bào)告 28 3 結(jié)論和建議 ⑴ 現(xiàn)根據(jù)井下實(shí)測(cè)瓦斯氣體組分（表 22）來(lái)看， 3 號(hào)煤層甲烷組分在—%之間，均大于 80%， 3 號(hào)煤層處在甲烷帶 ； ⑵ 3 號(hào)煤層瓦斯含量具有隨埋深增加而加大的趨勢(shì)，兩者 之間遵循式W=+， 3 號(hào)煤層瓦斯含量增長(zhǎng)梯度為 。 ⑶ 本次現(xiàn)場(chǎng)工作是根據(jù)礦井現(xiàn)在井下開(kāi)采掘進(jìn)現(xiàn)狀實(shí)測(cè)的瓦斯含量，采樣點(diǎn)位置受到限制，因此，建議礦井在 3 號(hào)煤層開(kāi)采過(guò)程中加強(qiáng)煤層瓦斯含量測(cè)定工作，并根據(jù)補(bǔ)充測(cè)定結(jié)果以及采掘方案修正預(yù)測(cè)結(jié)果，為礦井通風(fēng)及瓦斯治理提供可靠依據(jù)。