莫連紅

(兗礦貴州能化有限公司)

中嶺煤礦3#煤層局部預測指標K1值敏感性分析

莫連紅

(兗礦貴州能化有限公司)

基于中嶺煤礦3#煤層煤與瓦斯突出特征，分析了該煤層突出危險性規(guī)律及主控因素，通過與現場實測K1值對比分析，得出了局部預測指標K1值對該煤層進行工作面局部預測是敏感的。

突出預測 敏感性 K1值

K1值指標由重慶煤科院提出，測試儀器為WTC瓦斯突出預測儀，該指標依據的解吸規(guī)律是RM.Barrer式。其物理意義為：每克煤鉆屑自煤體脫落暴露于大氣之中第1 min內瓦斯解吸總量。由于該指標能綜合反映煤體的突出危險性，被我國煤礦大量應用。實踐表明，不同地質條件可能有不同的敏感指標，甚至同一工作面不同的采掘工藝條件會有不同的預測敏感指標；反之，不同的預測指標對不同地質和開采工藝條件的工作面有不同的敏感程度。因此，預測指標是否敏感決定了預測突出危險的準確程度,由此確定中嶺煤礦3#煤層的突出危險性預測的敏感性，對指導該礦安全生產具有重要意義。

1 3#煤層重要突出規(guī)律分析

中嶺煤礦3#煤層歷史上共發(fā)生3次煤與瓦斯突出[1]，突出參數如表1所示。

通過表1，分析3#煤層的突出具有以下特征：①所發(fā)生突出的地點均存在有構造，通過在現場突出點附近煤層觀察，煤層層理紊亂，呈鱗片狀，煤體受搓揉之后重新被壓實，煤體較軟，瓦斯含量較大，11034運輸順槽突出地點附近達到了14 m3/t，煤體的放散初速度較大，堅固性系數較??；②在突出過程中瓦斯涌出量均較大，是以瓦斯為主導作用的突出；③在3#煤層的回采工作面與掘進工作面均發(fā)生過煤與瓦斯突出，且發(fā)生突出的特征相類似；④發(fā)生突出的區(qū)域有一定的應力集中現象。

表1 中嶺煤礦3#煤層煤與瓦斯突出動力現象

通過對3#煤層突出特征的分析，煤與瓦斯突出具有以下規(guī)律：①有構造的地方(斷層、褶皺、煤層厚度變化較大處)突出危險性較煤層正常賦存區(qū)域要大；②3#煤層的突出危險性會隨煤層內瓦斯含量的增加而增加；③3#煤層應力集中帶內發(fā)生突出的危險性較原始應力帶及卸壓帶內要大。

2 3#煤層K1值敏感性分析

2.1 K1值隨瓦斯含量關系變化分析

V30指標是能較客觀的反映煤體瓦斯含量大小的一個指標，在進行K1值隨煤體內瓦斯含量大小的變化分析時，采用了V30指標代替瓦斯含量。在現場對11034運輸順槽、12033回風順槽反掘進行了現場跟蹤試驗?？紤]到諸多人為不可控制的因素，在進行對比分析時，選取能代表該循環(huán)的K1值和煤體瓦斯含量的V30指標進行對比分析。見圖1。

圖1 12033回風順槽反掘K1值與V30指標對比

從圖1可看出，K1值隨V30指標變大而變大，且V30指標的變化程度保持了較好的一致性，所以K1值隨煤體內瓦斯含量的增加而增加，且變化較為明顯，說明了K1值隨煤層突出危險性的增加而增大，且變化明顯。

2.2 K1值隨煤層賦存情況變化分析

依據現場對11034運輸順槽掘進工作面每循環(huán)考察的數據[3]，以及3#煤層的賦存情況，對每預測循環(huán)所測定的K1值與煤層厚度、構造情況進行了對比分析，如圖2所示。

圖2 11034運輸順槽K1max隨煤層厚度變化曲線

通過對試驗巷道內的每一預測循環(huán)所測得K1值與煤層的賦存條件、厚度變化、構造情況的對比分析，發(fā)現在同樣的區(qū)域防突措施情況下，在煤層厚度發(fā)生變化、存在構造等的位置，所測定的K1值會明顯增大，這與煤層在構造帶發(fā)生突出危險性的概率增大是吻合的，也說明了在進行工作面預測時，K1值隨工作面突出危險性增加會有較明顯的變化。

2.3 防突前后K1值的變化

分析了11034切眼當K1max值超過0.5 mL/min1/2g時的循環(huán)[4]，在采取了局部防突措施前后其K1max值的變化如圖3所示。

圖3 11034切眼預測突出循環(huán)采取防突

通過對試驗巷道內采取了局部防突措施后K1值測定情況分析，發(fā)現所測定的K1max值明顯減小。這是由于采取了局部防突措施后，煤層突出危險性減少，因此采用K1值進行掘進工作面局部預測時能與煤層的突出危險性保持較好的一致性。

2.4 鉆屑解析指標K1值隨地應力變化情況

在12033回風順槽反掘跟蹤考察過程中，由于受12031采空工作面的影響，在12033回風順槽接近于采空區(qū)的位置處時出現了應力集中現象。通過現場的跟蹤考察，發(fā)現在采取了同樣的區(qū)域防突措施后，在應力集中帶內所測得K1值出現了明顯的增大現象，其原始應力帶與應力集中帶所測定的K1值對比曲線如圖4所示。

圖4 12033回風順槽反掘原始應力帶與

通過對原始應力帶與應力集中帶所測定的K1值對比分析，在采取了相同的區(qū)域措施后在應力集中帶所測定的K1值出現了明顯的增大，這與在應力集中帶內3#煤層突出危險性變大是吻合的。

3 K1值敏感性綜合分析

通過對K1值隨瓦斯含量的變化情況、煤層賦存情況、采取措施前后情況的分析可知，隨著煤層突出危險性程度的變化，K1測定值也會有明顯變化。根據K1測定值影響因素分析，在人工操作規(guī)范的條件下，所測定的K1值的誤差能控制在很小的一個范圍內。所以K1值對中嶺煤礦3#煤層進行掘進工作面預測時敏感性較好。

4 結 論

(1)通過對中嶺煤礦3#煤層發(fā)生的動力現象特征的分析，得出了3#煤層的一般突出規(guī)律，并基于對突出規(guī)律的分析，得出了影響3#煤層發(fā)生突出的主控因素為煤層內瓦斯含量、煤層的賦存條件、煤體所受的地應力。在煤層內瓦斯含量較大、煤體所受的地應力升高處、構造帶處煤層突出的危險性會變大。

(2)通過實測K1值隨煤體內瓦斯含量的變化、煤體的地應力變化、煤層的賦存情況的變化、采取防突措施前后測定值變化情況分析，最終得出在中嶺煤礦3#煤層采用K1值進行工作面局部預測是敏感的。

[1] 楊秀科，王 彬.中嶺礦業(yè)有限責任公司3#煤層煤與瓦斯突出預測[R].納雍：中嶺礦業(yè)有限責任公司，2009．

[2] 陳家清.淺談炮掘工作面V30指標與突出危險性的關系[J].煤炭工程師,1998(5)：28-31．

[3] 趙旭生，童銀生，岳超平.煤與瓦斯突出預測敏感指標及其臨界值的確定方法[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2007,34(3)：28-30．

[4] 胡千庭，文廣才.工作面突出預測敏感指標及臨界值確定方法的研究[J].煤炭工程師，1998(6)：8-10．

Sensitive Analysis of Local Prediction Index K1Value in Zhongling Coal Mine

Mo Lianhong

(Guizhou Energy and Chemical Industry Co.,Ltd.,Yankuang Group)

Based on the coal and gas outburst characteristic of the 3#coal seam in Zhongling coal mine, the outburst danger rule and the main control factors of the 3#coal seam are analyzed.The results show that the local predictor K1value is sensitive to the local working face prediction of the coal seam.

Outburst Prediction, Sensitive, K1value

2015-05-18)

莫連紅(1969—),男,助理工程師,550000 貴州省貴陽市觀山湖區(qū)世紀金源3號寫字樓。