| 论文导读：目前，天池公司15煤层没有发生过具有煤与瓦斯突出基本特征的瓦斯动力现象，但在采掘过程中，时常出现顶钻、喷孔等动力现象。阳煤集团共有20对矿井，其中7对是煤与瓦斯突出矿井（4对在阳泉，3对在晋中）。我们采用《防治煤与瓦斯突出规定》推荐的单项指标法和综合指标法对天池公司15煤层进行突出危险性评价。5）煤层埋藏深度(H)：按煤层被评价区域实际埋藏深度取值。
关键词：15煤层，瓦斯突出，危险性，评价
1、本矿井及邻近矿井煤与瓦斯突出概况
目前，天池公司15煤层没有发生过具有煤与瓦斯突出基本特征的瓦斯动力现象，但在采掘过程中，时常出现顶钻、喷孔等动力现象。
阳煤集团共有20对矿井，其中7对是煤与瓦斯突出矿井（4对在阳泉，3对在晋中）。建局以来，共发生煤与瓦斯突出6700余次（15煤突出约100次），其中采煤工作面突出占80％以上，最大突出煤量525t。
阳煤集团石港矿距天池公司十余公里，采15号煤层。该矿于2007年6月24日煤巷掘进时发生一次煤与瓦斯突出。发生突出地点的煤层底板标高为＋974m，距地表垂深为404m，突出煤量30.8t，瓦斯量为2011.5 m3，煤层顶板向下有0.4m的软分层。正常掘进时绝对瓦斯涌出量为6.45 m3/min。
2、煤层突出危险性评价
我们采用《防治煤与瓦斯突出规定》推荐的单项指标法和综合指标法对天池公司15煤层进行突出危险性评价。
（1）单项指标法
单项指标法是用煤的破坏类型、煤的瓦斯放散初速度（△p）、煤的坚固性系数（f）和瓦斯压力（p）作为判断煤层突出危险性的指标，其临界值如表1所示，只有全部指标达到或超过其临界值时，煤层才具有突出危险性。
表1 判定煤层突出危险性单项指标临界值
| 煤层突出危险性 |
煤的破坏类型 |
瓦斯放散初速度△p |
煤的坚固性系数f |
瓦斯压力p(MPa) |
| 突出危险 |
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ |
10 |
0.5 |
0.74 |
（2）综合指标法
该方法包括两个指标D、K，当D、K值同时达到或超过临界值时，煤层具有突出危险性。D和K值按下式计算：
D=（0.0075H/f－3）(p－0.74)
K= △p /f
式中 D——煤层突出危险性综合指标；
K——煤层突出危险性综合指标；
H－开采深度，m；
p——煤层瓦斯压力，取两个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值，MPa；
△p——软分层煤的瓦斯放散初速度指标；
f——软分层煤的平均坚固性系数。
综合指标法确定煤层突出危险性的指标临界值参照《防治煤与瓦斯突出规定》选取，见表2。
表2 判定煤层突出危险性综合指标的临界值
| 煤层突出危险性 |
煤的突出危险性综合指标 |
| D |
K |
| 无烟煤 |
其它煤 |
| 突出危险 |
0.25 |
20 |
15 |
备注：⑴ 如果D=（0.0075H/f－3）(p－0.74)式中两个括号内的计算值都为负值时，则无论D值大小，都为突出威胁区域。⑵ 地质勘探和新井建设时期进行煤层突出危险性预测时，突出威胁视为无突出危险煤层。
（3） 评价参数测定方法及测定结果
1）煤的坚固性系数（f）
煤的坚固性系数（f）采用落锤法测定，测定器具为捣碎筒和计量筒，测定步骤如下：
① 在煤层厚度的上、下部各采集直径为10cm煤样两块，重量约1.5～2.0kg，用塑料袋密封，作好标记送实验室。
② 将井下煤样用手工破碎成20～30mm粒度的小块煤样，分成50g一份，每5份为一组（250g），共需3组（750g）。
③ 将每份煤样放入捣碎筒内后，把2.4kg的重锤提高到600mm高度并使之自由下落，每份煤样落锤冲击3次。
④ 每组煤样捣碎后，经过筛分，把粒度为0.5mm以下的粉煤倒入计量筒内，轻轻敲打使之密实，插入具有刻度的活塞尺，量出粉煤高度l。
⑤ 按下式计算每组煤的坚固性系数f值:
f=20n/l
式中，f为煤的坚固性系数，n为每次试样的冲击次数，l为试样的筛下粉煤计量高度，mm。
⑥ 3组煤所测f值的算术平均值即为测定地点煤样的坚固性系数。
2）煤的瓦斯放散初速度（△p）
瓦斯放散初速度测定需要用专用的△p测定仪在实验室测定，主要测定步骤为：
① 在新暴露煤壁面采取煤样250g，并注明采样地点、层位、采样时间等；
② 将所采煤样进行粉碎，筛分出粒度为0.2～0.5mm的煤样，每一个煤样取2个试样，每个试样重3.5g；
③ 把2个试样用漏斗分别装入△p测定仪的2个试样瓶中；
④ 启动真空泵对试样脱气1.5h；
⑤ 脱气1.5h后关闭真空泵，将甲烷瓶与试样瓶连接，充气（充气压力0.1MPa）使煤样吸附瓦斯1.5h；
⑥ 关闭试样瓶和甲烷瓶阀门，使试样瓶和甲烷瓶隔离；
⑦ 开动真空泵对仪器管道死空间进行脱气，使U型管泵真空计两端泵面相平；
⑧ 停止真空泵，关闭仪器死空间通往真空泵的阀门，打开试样瓶的阀门，使煤样与仪器被抽空的死空间相连并同时启动秒表计时，10s时关闭阀门，读出汞柱计两端汞柱差p1(mm)，45s时再打开阀门，60s时关闭阀门，再一次读出汞柱计两端汞柱差p2(mm)；
⑨ 瓦斯放散初速度△p=p2-p1，同一煤样的两个试样测出的△p值之差不应大于1，否则需要重新测定。
15煤层坚固性系数f值与瓦斯放散初速度△p测定结果及综合指标K计算结果见表3。
表3 f值与△p测定结果及综合指标K计算结果
| 采样地点 |
瓦斯放散初速度△p |
坚固性系数f值 |
综合指标K |
| 103工作面55液压支柱(打到矸石)(103进风顺槽440m) |
14 |
0.33 |
42.42 |
| 103工作面28液压支柱 |
12 |
0.63 |
19.05 |
| 103工作面40液压支柱(103进风顺槽460m) |
14 |
0.48 |
29.17 |
| 201进风顺槽掘进头距转口处470m |
17 |
0.51 |
33.33 |
| 102主进风顺槽小切眼 |
15 |
0.38 |
39.47 |
| 201瓦斯尾巷第九横贯 |
23 |
0.21 |
109.52 |
| 201进风顺槽掘进头距转口处30m |
19 |
0.38 |
50.00 |
| 201工作面切眼 |
22 |
0.46 |
47.83 |
| 401进风順槽09.1.1掘进位置 |
36.5 |
0.17 |
214.71 |
| 201回风順槽 |
24.5 |
0.21 |
116.67 |
| 201进风順槽1#样 |
33 |
0.30 |
110.00 |
| 201进风順槽2#样 |
29.5 |
0.57 |
51.75 |
| 401进风順槽联络巷 |
33.5 |
0.17 |
197.06 |
测定结果显示：15煤层坚固性系数f值为0.17～0.63，多数小于突出临界值0.5；瓦斯放散初速度△p的测值较大，从12～36.5，全部大于临界值10。表明15煤层瓦斯放散较快，有软煤存在。免费论文网。
3）瓦斯压力
测定煤层瓦斯压力地点要尽量避开断层、褶皱、裂隙带等地质构造带，钻孔周围煤层处于原始状态，经过分析和比较，结合矿井开拓、煤层赋存和风、水、电等条件来选择。现场工作人员通过井下实地考察结合煤层揭露情况，布置了8个钻孔，对15煤层进行了原始瓦斯压力测定，测压钻孔位置及参数见表4。
表4 各测压钻孔位置及参数表
| 测压地点 |
测点标高（m） |
倾角（°） |
孔径（mm） |
孔深（m） |
见煤深度（m） |
透煤长度（m） |
| 1150大巷1# |
1112 |
-45 |
50 |
64.1 |
48 |
穿透 煤层 |
| 1150大巷2# |
1114 |
-45 |
61.2 |
49.5 |
| 201高抽巷1# |
1153 |
-41 |
56.5 |
42 |
| 201高抽巷2# |
1153 |
-40 |
55.3 |
43 |
| 二采皮带1# |
1123 |
-20 |
63.7 |
45 |
| 二采皮带2# |
1124 |
-25 |
65.3 |
51 |
| 401进风顺槽1# |
1075 |
-5 |
40 |
全煤 |
| 401进风顺槽2# |
1075 |
-6 |
41 |
全煤 |
煤层原始瓦斯压力测定方法为：由岩石巷道向未受影响的原始煤层施工钻孔，然后向钻孔中插入测压管，再将钻孔严密封闭堵严使之不漏气，测压管上安装压力表与煤层内气室相连通。压力表值随时间推移而上升，待压力上升并稳定于某一值超过三天，可视其值为煤层瓦斯压力（表压），以此测出煤层原始瓦斯压力。免费论文网。煤层原始瓦斯压力测定时测压管选用4′无缝钢管，封孔材料选用水泥浆，用泥浆泵注入孔内，所有测压钻孔封孔长度大于10m。封孔完成24小时后待水泥浆凝固后安装压力表，并定期观测压力值。15煤层原始瓦斯压力测定结果见表5所示。
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