卓華俊

(四川省煤炭設(shè)計(jì)研究院，成都 610000)

納佐煤礦位于云南省富源縣，隸屬富源縣竹園鎮(zhèn)管轄，該礦為新建礦井，初期建設(shè)規(guī)模為45萬噸/年，為中型礦井。礦井含煤地層為龍?zhí)督M，有M2、M6、M7、M8、M9、M11、M14、M15、M16、M19、M21、M23b共12層煤，煤層傾角較小，一般為4°～8°。礦區(qū)為單斜構(gòu)造，礦區(qū)工程地質(zhì)類型為中等類型，礦井水文地質(zhì)條件為中等類型，煤層自燃傾向性為Ⅱ類，煤塵有爆炸危險(xiǎn)性。由于礦井地處恩洪礦區(qū)，該區(qū)多數(shù)煤礦均屬高瓦斯礦井，同時考慮到納佐煤礦周邊礦井曾發(fā)生煤與瓦斯突出事故，因此有必要對納佐煤礦煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行評估。

1 評估難點(diǎn)和方法

1.1 納佐煤礦煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性評估難點(diǎn)

礦井為新建礦井，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，投產(chǎn)時利用井筒及石門進(jìn)行開拓準(zhǔn)備，目前礦井施工有東行人斜井、主斜井、副斜井和回風(fēng)斜井四個井筒，尚未布置主要石門等巷道揭穿煤層，沒有辦法大面積直接采集煤樣進(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性鑒定，因此其難點(diǎn)在于地質(zhì)勘探鉆孔測定煤層瓦斯含量鉆孔數(shù)量少且規(guī)律性差，施工的井筒尚未揭穿煤層，在滿足技術(shù)要求的條件下采用經(jīng)濟(jì)合理的手段，評估首采區(qū)域井巷施工即將揭露的煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性。

1.2 煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性評估方法

結(jié)合納佐煤礦現(xiàn)狀，主要有如下方法：

A.根據(jù)地質(zhì)勘探資料及周邊礦井的瓦斯壓力和涌出規(guī)律，結(jié)合它們與納佐煤礦的相對位置關(guān)系及瓦斯賦存的基本規(guī)律對煤層的瓦斯壓力進(jìn)行預(yù)評估，判斷其是否具有發(fā)動突出的動力。此方法有兩個缺點(diǎn)，一是現(xiàn)有地質(zhì)勘探鉆孔資料不齊，如ZK401、ZK004、ZK302等鉆孔沒有采集到M2、M6、M7等煤層煤樣，無法進(jìn)行分析；二是沒有對納佐煤礦各煤層充分取樣，數(shù)據(jù)大部分均為推斷，精確度不高，進(jìn)而影響分析結(jié)果。

B.充分考慮納佐煤礦井巷工程和煤層賦存傾角、地質(zhì)構(gòu)造等條件，合理設(shè)計(jì)不同高度、不同位置，并通過鉆機(jī)施鉆取樣，對煤樣的堅(jiān)固性系數(shù)等瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行測定，以判斷該煤層是否具有突出煤層的特征。

2 納佐煤礦煤層瓦斯參數(shù)測定

瓦斯參數(shù)測定方案制定時應(yīng)確保以下原則：一是對礦井首采水平以上可能揭露的平均厚度在0.3米以上的所有煤層進(jìn)行突出性危險(xiǎn)評估，考慮到M23b煤層最高開采標(biāo)高低于+1 600 m，而礦井設(shè)計(jì)方案首采+1 600 m水平以上資源服務(wù)年限可達(dá)15年，因此暫不將M23b煤層納入煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性評估范圍；二是應(yīng)對每層煤層均多點(diǎn)取樣，并記錄取樣測點(diǎn)標(biāo)高，根據(jù)地面地形線標(biāo)高計(jì)算煤層埋深，為其余標(biāo)高煤層瓦斯含量推算奠定基礎(chǔ)；三是每一個測點(diǎn)均應(yīng)布置2個以上鉆孔，并保證鉆孔有效性。每個鉆孔均采用直接測壓法測定煤層瓦斯壓力和解析法測定瓦斯含量及氣體成分；四是考慮施工方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性，應(yīng)盡可能確保工程量最省，效果最好。

根據(jù)納佐煤礦現(xiàn)有巷道布置及煤層揭露情況，確定測定方案為：在現(xiàn)有的東行人斜井、回風(fēng)斜井、副斜井、主斜井不同標(biāo)高分別布置M2、M6、M7、M8、M9、M11、M14、M15、M16、M19、M21煤層測點(diǎn)，由具有相關(guān)資質(zhì)和技術(shù)能力的昆明煤炭科學(xué)研究所負(fù)責(zé)參數(shù)測定工作，實(shí)際共施工了110個鉆孔，均為有效鉆孔，實(shí)際鉆孔施工距離合計(jì)24 567 m，共測得120組有效現(xiàn)場瓦斯壓力值，各煤層分別采取5組煤樣送實(shí)驗(yàn)室測定煤的瓦斯放散初速度△p和煤的堅(jiān)固性系數(shù)f等參數(shù)，采樣地點(diǎn)為東行人斜井、回風(fēng)斜井、副斜井和主斜井。

3 煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性評估

3.1 瓦斯地質(zhì)法評估各煤層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性

瓦斯地質(zhì)法評估按照下列要求進(jìn)行：a.煤層瓦斯風(fēng)化帶為無突出危險(xiǎn)區(qū)域。b.根據(jù)已開采區(qū)域確切掌握的煤層賦存特征、地質(zhì)構(gòu)造條件、突出分布的規(guī)律和對預(yù)測區(qū)域煤層地質(zhì)構(gòu)造的探測、預(yù)測結(jié)果，采用瓦斯地質(zhì)分析方法劃分出突出危險(xiǎn)區(qū)。c.除此以外的范圍應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層瓦斯壓力 P 和煤層瓦斯含量 W進(jìn)行預(yù)測，并根據(jù)試驗(yàn)考察確定，在確定前可暫按表1預(yù)測。

表1 區(qū)域預(yù)測的臨界值

由于該礦井深部區(qū)域無巷道系統(tǒng)，不能直接測定+1 600 m水平煤層瓦斯壓力和瓦斯含量，只能根據(jù)各煤層的測定水平瓦斯壓力進(jìn)行推算，瓦斯含量是根據(jù)瓦斯壓力進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測結(jié)果見表2。根據(jù)預(yù)測可知，納佐煤礦M2、M6、M7、M8煤層在+1 600 m標(biāo)高及以上范圍的煤層瓦斯壓力均小于0.74 MPa，因此可采煤層M2、M6、M7、M8煤層在+1 600 m及以上范圍為非突出煤層。而M9、M11、M14、M15、M16、M19、M21煤層在+1 600 m標(biāo)高及以上范圍的煤層瓦斯壓力均大于煤層瓦斯壓力的突出預(yù)測臨界值0.74 MPa，可以認(rèn)為可采煤層M9、M11、M14、M15、M16、M19、M21煤層在+1 600 m及以上范圍為突出煤層。

表2 納佐煤礦煤層瓦斯壓力及預(yù)測結(jié)果

3.2 單項(xiàng)指標(biāo)法評估各煤層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性

評估煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的單項(xiàng)指標(biāo)為四個，分別是煤的破壞類型、煤的堅(jiān)固性系數(shù)、煤的瓦斯放散初速度、煤層瓦斯壓力，只有全部指標(biāo)達(dá)到或者超過其臨界值時方可劃為突出煤層，各單項(xiàng)指標(biāo)的臨界值見表3所示，評估水平納佐煤礦各煤層的單項(xiàng)指標(biāo)值見表3。

表3 評估煤層突出危險(xiǎn)性單項(xiàng)指標(biāo)臨界值

據(jù)表2、3數(shù)據(jù)，參照《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》第11條規(guī)定：煤層的突出危險(xiǎn)性可由鑒定機(jī)構(gòu)結(jié)合直接法測定的原始瓦斯含量等實(shí)際情況綜合分析確定，但當(dāng)f≤0.3、P≥0.74 MPa，或0.3

4 結(jié)論與建議

(1)采用瓦斯地質(zhì)法和單項(xiàng)指標(biāo)法評估結(jié)論相同，即納佐煤礦M9、M11、M14、M15、M16、M19、M21煤層在+1 600 m標(biāo)高及以上范圍具有突出危險(xiǎn)性，為突出煤層。其他可采煤層M2、M6、M7、M8煤層在+1 600 m標(biāo)高及以上范圍無突出危險(xiǎn)性，為非突出煤層。因此納佐煤礦為煤與瓦斯突出礦井。

(2)建議計(jì)算瓦斯抽采基本參數(shù)、礦井瓦斯儲量及可抽量，預(yù)算礦井瓦斯涌出量，對礦井進(jìn)行了瓦斯抽采的可行性和必要性分析，確定瓦斯抽采方法，通過采集臨近礦井卸壓角數(shù)據(jù)，結(jié)合納佐煤礦煤層層間距、煤層厚度情況，從礦井投資效益、保護(hù)層卸壓效果等方面對納佐煤礦首采保護(hù)層進(jìn)行方案比較，確定首采保護(hù)層，對保護(hù)范圍進(jìn)行研究，并制定石門和掘進(jìn)工作面揭煤的局部防突措施。