【導(dǎo)讀】山西煤炭運銷集團野川煤業(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號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進行測定?；A(chǔ)上，對該礦井瓦斯涌出情況進行了認真的預(yù)測，并提出預(yù)測結(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行測試，并按下式換算： ① 當(dāng) f13 時， f＝ ； ② 當(dāng) f13≤， f＝ f13 式中 f13——粒度為 13mm時煤樣的堅固性系數(shù)。 測試結(jié)果 采用上述方法，對 野川煤業(yè) 3 號 煤層煤樣進行煤的堅固性系數(shù)測試，測試結(jié)果見表 24。 表 24 3 號煤層煤的堅固性系數(shù)測定結(jié)果 煤層 采樣 地點 煤 的 堅固性系數(shù) f 瓦斯放散初速度 (Δp) 3 運輸大巷掘進 頭 1100 米處 煤的瓦斯放散初速度測試 測試方法 瓦斯放散初速度測試需要用專用的 Δp測試儀在實驗室測試，主要測試步驟為： （ 1）鉆孔采取揭煤地點煤層厚度上、中、下部新鮮煤樣各 250g，并注明采樣地點、采樣層位及采樣時間等。 （ 2）將所采煤樣進行粉碎，篩分出粒度為 ～ ，每一個煤樣取 2 個試樣，每個試樣重 。 （ 3）測試： ① 把 2 個試樣用漏斗分別裝入 Δp測定儀的 2 個試樣瓶中； ② 啟動真空泵對試樣脫氣 ； 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 開動真空泵對儀器管道死空間脫氣，使 U型管泵真空計兩端泵面相平； ⑥ 停止真空泵，關(guān)閉儀器死空間通往真空泵的閥門，打開試樣瓶的閥門，使煤樣與儀器被抽空的死空間相連并同時啟動秒表計時， 10s 時關(guān)閉閥門，讀出汞柱計兩端汞柱差 P1(mm)， 45s 時再打開閥門， 60s 時關(guān)閉閥門，再一次讀出汞柱計兩端汞柱差 P2(mm)。 山西煤炭運銷集團野川 煤業(yè) 3號煤層瓦斯參數(shù)測定報告 23 （ 4）瓦斯放散初速度 Δp=P2P1，同一煤樣的兩個試樣測出的 Δp值之差應(yīng)不大于 1，否則需要重新測試。 測試結(jié)果 采用上述方法，對 野川煤業(yè) 3 號 煤層煤樣進行煤的瓦斯放散初速度測試，測試結(jié)果見表 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，它們是鉆孔自然初始瓦斯涌出強度 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 是評價煤層瓦斯預(yù)抽難易程度的一個重要指標(biāo)。 0q 和 α 值是通過測試不同時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 ——自排時間 t 時的鉆孔自然瓦斯流量， m3/min； 0q ——自排時間 t=0 時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——鉆孔自排瓦斯時間， d。 對式（ 21）積分，可以得到任意時間 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； 其余符號意義同前。 測試方法 （ 1）選擇新鮮暴露煤壁，沿煤層打一個孔徑 φ75～ 90mm，長 30～ 50m的鉆孔，用聚氨酯封孔，封孔管為 4 分鋼管，封孔長度 4m，并記錄開始鉆進、成孔和封孔時間； 山西煤炭運銷集團野川 煤業(yè) 3號煤層瓦斯參數(shù)測定報告 24 （ 2）定期測量鉆孔自然瓦斯流量 tq ，要求第一天測試 2～ 3 次，以后每天測試一次，并記錄流量測試時間 t； （ 3）根據(jù)不同自排時間下的鉆孔自然瓦斯流量測試數(shù)組（ it ， iq ），按公式回歸 αt0t eqq ?? 分析求出 0q 和 α 。 測試結(jié)果 利用以上方法，對 野川煤業(yè) 3 號 煤層煤樣進行煤的鉆孔自然瓦斯涌出特征測試，煤孔布置參數(shù)見表 25，鉆孔自然瓦斯涌出特征實測曲線如圖 2圖 26 所示。 表 25 3 號煤層瓦斯涌出特征測試鉆孔布置參數(shù) 鉆孔編號 3 號煤層（煤）流量測孔 鉆孔地點 運輸大巷掘進 頭 1100 米處 鉆孔直徑 （ mm） 90 鉆孔深度 (m) 50 成孔時間 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)束時間 2021 年 7 月 24 日 11： 30 y = R2 = 00 2 4 6 8 10 12 14時間（d ）瓦斯流量（m3/）圖 25 3 號煤層流量孔自然瓦斯流量變化曲線 按照上式計算得到的 野川煤業(yè) 3 號 煤層煤樣進行煤的鉆孔自然瓦斯涌出特征參數(shù)如表 26 所示。 表 26 3 號煤層鉆孔瓦斯自然涌出特征參數(shù) 測定地點 百米初始瓦斯涌出強度 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 號煤 層流量 孔 山西煤炭運銷集團野川 煤業(yè) 3號煤層瓦斯參數(shù)測定報告 25 煤層瓦斯壓力測試 煤層原始瓦斯壓力確定方法有兩種，其一為直接測壓法，即按煤炭行業(yè)標(biāo)準AQ/T10472021《煤礦井下瓦斯壓力的直接測定方法》的規(guī)定進行；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)實測結(jié)果，用郎格繆爾方程反演煤層原始瓦斯壓力。基于 野川煤業(yè) 沒有直接測壓的條件，采用間接法測定 3 號煤層原始瓦斯壓力。 測定方法 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)，試驗溫度下煤的極限吸附量， m3/t； b——吸附常數(shù)， MPa1； P——煤層絕對瓦斯壓力， 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，利用式（ 211）即可反算出煤層瓦 斯壓力，其計算結(jié)果如表 27 所示。 表 27 3 號煤層瓦斯壓力反算結(jié)果 煤層 測定地點 瓦斯含量 （ m3/t） a （ m3/t） b (MPa1) 瓦斯壓力 （ MPa） 3 運輸大巷掘進頭 1100 米處 透氣性系數(shù)測試 測試方法 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，煤層瓦斯流動難易程度通常用煤層透氣性系數(shù)來衡量，煤層透氣性系數(shù)也是評價煤層瓦斯山西煤炭運銷集團野川 煤業(yè) 3號煤層瓦斯參數(shù)測定報告 26 能否實行預(yù)抽的基本參數(shù)。其物理意義是：在 1m長煤體上，當(dāng)壓力平方差為1MPa2時，通過 1m2煤層斷面，每日流過的瓦斯體積（ m3）。目前，國內(nèi)廣泛采用中國礦業(yè)大學(xué)提出的徑向流量法來確定煤層透氣性系數(shù)。 表 28 徑向不穩(wěn)定流動參數(shù)計算公式表 時間準數(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)符號含義如下： λ——煤層透氣性系數(shù)， m2/(MPa2d)； q——在排放瓦斯時間為 t 時，鉆孔煤壁單位面積瓦斯流量， m3/(m2d)，可由下式確定： q=Q/2πr1L； Q——在時間 t 時的鉆孔總流量， 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——鉆孔測量段煤孔長度， m； α——煤層瓦斯含量系數(shù)， m3/(m3)。 測試結(jié)果 利用上述方法對 野川煤業(yè) 3 號 煤層透氣性系數(shù)進行計算，其所需參數(shù)及計算結(jié)果如表 29。 表 29 3 號煤層透氣性系數(shù)計算結(jié)果 根據(jù)上述計算結(jié)果，并結(jié)合《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（ AQ10272021）對煤層瓦斯抽放難易程度的分類標(biāo)準（表 210）可以得出： 3 號煤層 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) 時間準數(shù) F0 3 山西煤炭運銷集團野川 煤業(yè) 3號煤層瓦斯參數(shù)測定報告 27 表 210 煤層瓦斯抽放難易程度分類標(biāo)準 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 山西煤炭運銷集團野川 煤業(yè) 3號煤層瓦斯參數(shù)測定報告 28 3 結(jié)論和建議 ⑴ 現(xiàn)根據(jù)井下實測瓦斯氣體組分（表 22）來看， 3 號煤層甲烷組分在—%之間，均大于 80%， 3 號煤層處在甲烷帶 ； ⑵ 3 號煤層瓦斯含量具有隨埋深增加而加大的趨勢，兩者 之間遵循式W=+， 3 號煤層瓦斯含量增長梯度為 。 ⑶ 本次現(xiàn)場工作是根據(jù)礦井現(xiàn)在井下開采掘進現(xiàn)狀實測的瓦斯含量，采樣點位置受到限制，因此，建議礦井在 3 號煤層開采過程中加強煤層瓦斯含量測定工作，并根據(jù)補充測定結(jié)果以及采掘方案修正預(yù)測結(jié)果，為礦井通風(fēng)及瓦斯治理提供可靠依據(jù)。