劉建龍
(山西汾西礦業(yè)(集團)有限責任公司雙柳煤礦, 山西 柳林 033300)
雙柳煤礦位于山西省柳林縣西北部,井田西部基本以黃河為界,北部與山西東輝集團煤焦化有限公司鄧家莊煤礦相鄰,東部與山西柳林宏盛聚德煤業(yè)有限公司相鄰,東北部與山西柳林凌志集團柳家莊煤業(yè)有限公司相鄰,南部基本以聚財塔北斷層為界。山西組含01~5下號9層煤,太原組含6~11號8層煤。
雙柳礦采用斜-立井開拓方式,當前在郭家山場地新增郭家山副立井,副立井井底標高+450 m,井筒深度423.0 m,井筒落底后,在+450 m水平布置井底車場、變電所、爆炸材料庫、消防材料庫等。4(3+4)合并層布置有三個采區(qū),其中一采區(qū)2007年已密閉,現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)為二采區(qū)和三采區(qū),采區(qū)布置有軌道大巷、膠帶大巷、輔助行人巷和回風大巷。其中二采區(qū)布置有綜采工作面一個;三采區(qū)布置有綜采工作面兩個,備用工作面三個,綜掘工作面兩個。井下采區(qū)工作面布置如表1。
表1 井下采區(qū)工作面布置表
根據(jù)煤層賦存條件、開拓方式、生產(chǎn)能力,工作面采用走向長壁式開采,采煤方法為綜合機械化一次采全高,全部垮落法管理頂板。該煤礦采掘布置圖如圖1所示。
圖1 采掘布置示意圖
根據(jù)本礦井實際情況,雙柳礦井通風系統(tǒng)為分區(qū)對角式,采用白家焉主斜井、白家焉副立井、郭家山副立井進風,郭家山回風立井、白家焉回風立井回風。礦井布置有2個綜采工作面、1個備采工作面、3個預抽工作面、3個綜掘工作面、4個炮掘工作面。綜采工作面采用“U”型通風系統(tǒng),掘進工作面均采用獨立通風,所需風量由局部通風機對其壓入式供給。
準確測定煤層瓦斯壓力對于鑒定煤層的突出危險性十分重要,針對具體現(xiàn)場,設定了相應的測壓點,其4(3+4)號煤層瓦斯壓力測定結(jié)果如表2所示。
表2 雙柳煤礦4(3+4)號煤層瓦斯壓力測定結(jié)果
4(3+4)號煤層瓦斯壓力測定時,經(jīng)現(xiàn)場檢驗測壓孔密封性良好,壓力表安裝接口密封良好,測壓過程中壓力表工作正常,所測壓力值數(shù)據(jù)精確可靠。根據(jù)表2中瓦斯壓力測定結(jié)果分析可知,33(4)16運巷標高+385.1 m處的瓦斯壓力2.4 MPa,為實測的最大值。根據(jù)表2數(shù)據(jù),做出4(3+4)號煤層瓦斯壓力隨標高變化曲線,如圖2所示。
圖2 煤層瓦斯壓力實測值與煤層標高對應圖
4(3+4)號煤層的瓦斯壓力可用如下公式表示:
式中:
P-煤層瓦斯壓力,MPa;
H-煤層底板標高,m。
可見,雙柳煤礦4(3+4)號煤層瓦斯壓力梯度為1.69 MPa/hm。
4(3+4)號煤層工業(yè)分析及吸附常數(shù)測定結(jié)果如表3所示。
表3 工業(yè)分析及瓦斯吸附參數(shù)試驗測定結(jié)果
將煤的工業(yè)分析參數(shù)及吸附常數(shù)等指標的平均值帶入瓦斯含量計算公式,便可獲得煤層的瓦斯含量,具體計算公式如下:
通過計算得瓦斯壓力與含量結(jié)果如表4所示。
表4 瓦斯壓力與含量
根據(jù)推算的瓦斯含量,標高+385.1 m處得到最大瓦斯含量為12.35 m3/t。
雙柳煤礦4煤層透氣性系數(shù)在0.1032~3.38 m2/MPa2?d之間,該煤層屬于可以抽采煤層。煤層透氣性雖高于淮南、淮北等地區(qū),但在煤層未卸壓之前進行抽采仍偏小,不利于本煤層瓦斯抽采,需要通過小間距的鉆孔或是增透技術(shù)來提高煤層瓦斯抽采效果。
根據(jù)中國礦業(yè)大學給出的突出危險性鑒定結(jié)果,4(3+4)號煤層在標高+430 m以淺區(qū)域無突出危險性,目前礦井的開拓開采區(qū)域已進入+430 m以深,最深已達+370 m。根據(jù)現(xiàn)場考察,雙柳煤礦4(3+4)號煤層各單項指標中,煤樣的破壞類型為Ⅱ類,構(gòu)造帶破壞類型為Ⅲ-Ⅳ類,部分區(qū)域存在軟分層;測定的標高+430 m以深區(qū)域煤層的瓦斯壓力最大值為2.4 MPa;煤樣的堅固性系數(shù)最小值為0.36;煤樣的瓦斯放散初速度最大值為12.9 mmHg。因此,從測定的4項單項指標來看,4(3+4)號煤層具有煤與瓦斯突出危險性。
表5 煤層透氣性系數(shù)
本文對雙柳煤礦煤層瓦斯賦存規(guī)律進行了研究,掌握了4(3+4)號煤層的瓦斯含量分布規(guī)律和煤層瓦斯壓力分布規(guī)律,即煤層瓦斯含量、瓦斯壓力隨開采深度增加而增大。對煤與瓦斯突出危險性4項指標進行了分析,得出了4(3+4)煤層具有煤與瓦斯突出危險性的結(jié)論,對指導煤礦做好防突工作具有重要意義。