程庄煤矿瓦斯涌出量预测分析

张亮亮

（山西兰花科技创业股份有限公司望云煤矿分公司，山西 晋城 048400）

0 引 言

矿井瓦斯涌出量可以为矿井通风设计和瓦斯抽采设计提供重要的依据。通常情况情况下，瓦斯用量预测主要分为工作面瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量、掘进头瓦斯涌出量以及邻近层涌出量。目前，多采用分源预测方法来预测瓦斯涌出量，其需要结合煤矿的一些瓦斯参数进行计算[1-2]。本文介绍了程庄煤矿的瓦斯情况，并探讨了矿井瓦斯防治的措施。

1 瓦斯涌出量预测条件

1.1 煤层瓦斯含量分布规律

在埋深368 m 处实际测定的9 号煤层瓦斯含量为8.97 m3/t，而本次实测值在同埋深下测值较高，分析原因为程庄矿的地质赋存存在整体符合瓦斯含量随埋深延伸而升高，局部瓦斯同时升高的现象[3]。根据实测9 号煤层和15 号煤层瓦斯含量以及埋深的关系图，如图1 所示。

图1 9 号和15 号煤层埋深与瓦斯含量关系图

结合程庄煤矿井上下对照图，可以得到9 号煤层和15 号煤层埋深等值线图。通过瓦斯含量等值线图，可以看出15 号煤层埋深最大为517.8 m，瓦斯含量最大为10.35 m3/t；9 号煤层最大瓦斯含量为12.63 m3/t。

1.2 煤矿开采条件

程庄煤矿矿井达产时产能为2.4 Mt/a，达产时矿井布置2 个工作面同时回采，15 号煤层生产能力为1.95 Mt/a，回采工作面设计日生产能力为5 614 t，掘进工作面设计日生产能力为295 t；9 号煤层生产能力为0.45 Mt/a，回采工作面设计日生产能力为1 296 t，掘进工作面设计日生产能力为68 t。

15 号煤层综放工作面，煤层平均厚度6.8 m，机采高度2.8 m，放顶煤高度4 m，采放比为2.8/4 =1/1.42；工作面长度210 m，放顶长度210 m，煤层容重1.4 t/m3，机采回采率为95 %，放顶回采率为80 %，工作面设计日生产能力5 888 t。15 号煤层巷道掘进进尺为240 m，9 号煤层掘进进尺为140 m。

9 号煤层综采工作面，煤层平均厚度2.72 m，工作面长度217 m，煤层容重1.37 t/m3，工作面回采率95%，工作面日生产能力1 355.64 t。

2 回采工作面瓦斯涌出量预测结果

根据2020 年8 月中国矿业大学编制的《阳泉市燕龛煤炭有限责任公司程庄煤矿9、15 号煤层配采时期瓦斯涌出量预测报告》中的相关内容可知，9、15 号煤层残存瓦斯含量分别为1.3 m3/t、2.36 m3/t。

2.1 9 号煤层开采瓦斯涌出预测

在9 号2 区本煤层工作面开采时，相对瓦斯涌出量[4]可以达到10.17 m3/t，邻近层相对瓦斯涌出量12.65 m3/t，回采工作面相对瓦斯涌出量22.82 m3/t，工作面绝对瓦斯涌出量21.48 m3/min。由此可见，在开采时本煤层瓦斯涌出量占44.56%，邻近层瓦斯涌出量占55.44%。其中，表1 给出了临近层瓦斯涌出量的计算值。

表1 9 号2 区工作面邻近层瓦斯涌出量计算表

2.2 15 号煤层开采瓦斯涌出预测

煤层开采时，相对瓦斯涌出量具体如下：工作面煤壁 3.75 m3/t，邻近层 2.10 m3/t，采空区 1.24 m3/t，回采工作面 12.81 m3/t，放煤 5.09 m3/t，割煤 3.75 m3/t。工作面的绝对瓦斯涌出量52.38 m3/min。由此可见，本煤层瓦斯涌出量占39.70%，邻近层瓦斯涌出量占21.37 %，工作面采空区绝对瓦斯涌出量占9.67 % 。其中，表2 给出了临近层瓦斯涌出量的计算值。

由于9 号煤层开采之后，原来老空区存在大量裂隙瓦斯，15 号煤层开采之后，会影响到采空区瓦斯涌出，直接通过邻近层进入工作面，为此邻近层的瓦斯涌出应该考虑9 号煤层开采产生卸压瓦斯涌向，整个邻近层瓦斯涌出量应为上述表2 瓦斯涌出量预测结果，再考虑采空区卸压瓦斯涌出影响系数，此系数取1.3，邻近层瓦斯涌出量为2.73 m3/t。

表2 15313 工作面邻近层相对瓦斯涌出量

2.3 掘进工作面瓦斯涌出量预测

在15 号煤层运输顺槽掘进时煤壁绝对瓦斯涌出量3.29 m3/min，落煤的绝对瓦斯涌出量1.20 m3/min；回风顺槽掘进时煤壁绝对瓦斯涌出量3.21 m3/min，落煤的绝对瓦斯涌出量1.12 m3/min。其中，15 号煤层掘进速度为每月240 m。

在9 号煤层2 区运输顺槽掘进时煤壁绝对瓦斯涌出量1.35 m3/min，落煤的绝对瓦斯涌出量0.85 m3/min；回风顺槽掘进时煤壁绝对瓦斯涌出量1.35 m3/min，落煤的绝对瓦斯涌出量0.72 m3/min。其中，9 号煤层掘进速度为每月150 m。

综上所述，在开采后期，9 号煤层采区回风巷道相对瓦斯涌出量为22.81 m3/t，工作面相对瓦斯涌出量为35.37 m3/t，采区绝对瓦斯涌出量33.49 m3/min；15 号煤层采区回风巷道相对瓦斯涌出量为12.81 m3/t，工作面相对瓦斯涌出量为19.39 m3/t，采区绝对瓦斯涌出量79.56 m3/min。在回采 9 号 2 采区和15313 工作面时，矿井的相对瓦斯量29.10 m3/t，绝对瓦斯涌出量146.87 m3/min。

3 矿井瓦斯防治措施分析

程庄煤矿现阶段9、15 号煤层联合开采，井田内9 号煤层除西部未采外，其他大部分已采空，15 号煤层已部分采空，井田内未发生过瓦斯突出现象，根据井田内现有的9、15 号煤层原始瓦斯压力最大值分别为 0.61 、0.34 MPa，均小于临界值 0.74 MPa，故井田范围内目前不存在瓦斯突出危险性。

3.1 加强瓦斯管理

加强预测预报工作，搞好瓦斯地质预测预报，对煤层瓦斯压力、瓦斯含量等基础参数进行测定，科学指导生产。完善通风瓦斯管理机构，确保瓦斯检测员的配备满足矿井生产要求，严格执行各项通风管理制度，不得出现空班漏检，虚报假报，做到井下牌板、检查记录手册、瓦斯台帐三对口；无瓦斯超限作业，杜绝瓦斯积聚；瓦斯排放要严格按照排放措施执行，严禁“一风吹”不得高浓度排放瓦斯。加强通风管理，根据局部通风设计选用通风机型号，保证局部通风机安装合理，风量满足吸风量要求，不发生循环风。

要做好局部通风管理工作，具体措施如下：

1）落实“三专两闭锁”、双风机双电源自动切换，从本质上保证局部通风机的安全运行。

2）实施通风挂牌管理，严格杜绝无计划的停风。

3）实行挂牌管理，杜绝局部通风机无计划停风。

4）对风筒实施严格的管理，要做到接口严密，无破损以及无较大幅度的拐弯，风筒末端到工作面距离不得大于5 m，异径风筒接头要用过渡节，先大后小，提高局部通风的可靠性。

3.2 瓦斯抽放

加强瓦斯抽放管理，建设专门的抽放队伍，人员的配备要符合瓦斯抽放的要求；定期检查抽放系统，做到抽放管路无破损、无泄漏、无积水，抽放管路吊挂离地高度不小于0.3 m。建立健全抽放检查记录，定期校验，保证正常工作；干支管与抽放钻场至少每周检查一次；抽放钻场（钻孔）要有观测记录牌板、各种记录、台帐齐全；瓦斯抽放系统的瓦斯抽放量，以矿井正常生产过程中风排瓦斯不超限为原则；大力推进区域瓦斯治理工作，新布置的回采工作面本煤层瓦斯预抽时间不得小于3 个月。

4 结 语

结合程庄煤矿的瓦斯实际情况，对9、15 号煤层开采过程中的瓦斯涌出量进行了预测。首先介绍了煤矿瓦斯涌出量预测的基本条件，然后分别预测了9、15 号煤层掘进和生产过程中的相对瓦斯涌出量及绝对瓦斯涌出量。可以为矿井瓦斯防治提供一些必要的参考。