鸡西市鑫利煤矿有限公司1#煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告

《鸡西市鑫利煤矿有限公司1#煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《鸡西市鑫利煤矿有限公司1#煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告（35页珍藏版）》请在安全文库网上搜索。

1、鸡西市鑫利煤矿有限公司 1#煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告 黑 龙 江 通 鉴 科 技 咨 询 有 限 公 司 二一九年六月报告名称：鸡西市鑫利煤矿有限公司 1#煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告项目完成单位：黑龙江通鉴科技咨询有限公司项目负责人：吴华黑龙江通鉴科技咨询有限公司高工工作人员：赵德真黑龙江通鉴科技咨询有限公司高工王志国黑龙江通鉴科技咨询有限公司高工吴关黑龙江通鉴科技咨询有限公司高工王洋黑龙江通鉴科技咨询有限公司高工鸡西市鑫利煤矿有限公司 1#煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告黑龙江通鉴科技咨询有限公司前言鸡西市鑫利煤矿有限公司（以下称：鑫利煤矿）位于恒山矿区，行政隶属鸡西市恒山区义安村。

2、目前该矿为通过资源整合改扩建保留矿井。资源整合改扩建后矿井生产能力提升至 30 万吨/年。根据安监总煤矿【2006】48 号关于加强煤矿安全生产工作规范煤矿资源整合的文件，以及黑煤整治办【2019】17 号关于提报专项整治方案审查工作相关材料的通知规定：对实施整合的矿井，要按建设项目进行管理。根据防治煤与瓦斯突出规定：新建矿井在可行性研究阶段，应当对矿井内采掘工程可能揭露的所有平均厚度在 0.3m 以上的煤层进行突出危险性评估。评估结果作为矿井立项、初步设计和指导建井期间揭煤作业的依据。受鸡西市鑫利煤矿有限公司委托黑龙江通鉴科技咨询有限公司承接了鸡西市鑫利煤矿有限公司 1#煤层煤与瓦斯突出危险

3、性评估项目， 对该矿采掘过程中可能揭露的 1#煤层进行突出危险性评估。鸡西市鑫利煤矿有限公司 1#煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告黑龙江通鉴科技咨询有限公司目 录第一章 矿井概况11.1 位置与交通11.2 自然地理21.3 煤系地层21.4 地质构造31.5 矿井水文地质特征41.6 可采煤层与煤质特征71.7 煤尘爆炸危险性和煤自燃倾向性91.8 矿井瓦斯情况9第二章 煤与瓦斯突出危险性评估依据与方法102.1 突出危险性评估依据102.2 突出危险性评估方法10第三章 煤与瓦斯突出相关基础参数测定133.1 煤的吸附常数的测定133.2 瓦斯含量测定及预测143.3 瓦斯压力预测183.4

4、 煤体的坚固系数测定203.5 瓦斯放散初速度P 测定223.6 煤的破坏类型分析243.7 邻近矿井的突出情况25第四章 煤与瓦斯突出危险性评估264.1 瓦斯地质法评估各煤层煤与瓦斯突出危险性264.2 单项指标法评估各煤层煤与瓦斯突出危险性274.3 评估结论28第五章 结论与建议29第一章矿井概况鸡西市鑫利煤矿有限公司（以下称：鑫利煤矿）位于恒山矿区，行政隶属鸡西市恒山区义安村。目前该矿为通过资源整合改扩建保留矿井。资源整合改扩建后矿井生产能力提升至 30 万吨/年。1.1 位置与交通鸡西市鑫利煤矿有限公司位于鸡西市恒山区，行政区划属鸡西市恒山区管辖，距恒山火车站11km，距鸡西市区1

5、7km，矿区公路可直达鸡梨公路 及恒山站台，交通比较方便。地理位置为东经1305052，北纬450953。（见交通位置图）。图 1-1 交通位置图301.2 自然地理本区属丘陵高地，海拔高度292-542米。总体西部高，东部低。地形呈老年期地貌，山坡缓慢，山峰顶园，局部被玄武岩覆盖。地表无建筑物和构筑物。矿区气候干燥，属中温带大陆性气候。夏季最高气温可达38，冬季最低气温达到-35；冻结期11月至翌年4月，冻土层深2米。风向多为西北风。降雨量350-550毫米。井田内无河流，仅有数条季节性沟谷，水量不大，下游汇集注入黄泥河。依据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)本区地震动峰值加速

6、度0.05g，相当于地震基本烈度度区。 1.3 煤系地层鑫利煤矿位于鸡西煤田南部条带的中部，地层层序由老至新为下元古界麻山群、中生界白垩系城子河组、穆棱组、桦山群以及第四系。本井田内地层自老到新分别叙述如下：1、麻山群:本地层分布于井田的北部，构成含煤地层的基底。麻山群地层的岩石在本区主要是经过高度变质的混合岩类，以含云母花岗片麻岩、石墨片岩为主，夹大理岩，常有花岗岩穿插期间。2、城子河组: 主要由各种碎屑岩、泥质岩、炭质岩、煤层及少许含凝灰质岩石所组成。因与上部穆棱含煤组呈整合接触，中间无明显标志，分界不清，故不能得出其详细厚度。较可靠厚度为600-700m,与下伏地层麻山群为不整合接触。城

7、子河含煤组含煤层总数达二十余层。其中有经济价值者达12-14层。从煤层厚度看，除1、11、14、15号层为中厚煤层外，其余均属薄煤层。该含煤地层按其按岩性、含煤性的组合特征来看，以16号煤层顶板厚层砂岩含砾为界，可划分为两个沉积隔期。下部:厚度在200-250米左右。其特征是，以白色细-中粒厚层砂岩为主，薄层砂页岩、页岩为次。含本区主要可采煤层达10-12层，成煤环境好，煤层集中。在煤层中间或顶板附近夹有薄层凝灰质砂岩可作为识别煤层的标志。上部:厚度在400-450米，其特征是细粒岩石较下部相对增加，煤层减少，以灰色细粒砂岩及灰黑色薄层砂页岩、页岩为主，中粒白色砂岩很少出现，可采煤层仅有17、

8、21号煤层。此外在21号煤层上部岩层中含有较多杏黄色泥质结核是一主要特征。下部地层与基底的距离变化较大，其总的规律是由东向西逐渐增大。3、穆棱组：本组地层分布于井田南部，与解放勘探区走向上相连接。据邻区资料，穆棱含煤组厚度在600-700米，多由细粒、灰黑色砂岩、砂页岩、页岩所组成，凝灰质砂岩、砂页岩较城子河组增多、增厚，与城子河组无明显分界。在解放勘探区含煤十余层，可采及局部可采煤层3-5层，煤层多在1米以下，属气煤。4、东山组：见于井田南部外，岩性以灰绿色火山碎屑岩、凝灰岩、凝灰质砂岩、砂砾岩组成，厚度300米。5、猴石沟组:本组地层见于井田南部外，分布较广。地面所见为黄白色中粗粒砂岩，胶

9、结较好，分选中等，因其他报告资料与穆棱组为假整合接触，在本区与穆棱组为断层接触，厚度300米。6、新近系玄武岩：井田南部、西部高山均为新近系中新统玄武岩所覆盖，形成明显的熔岩台地，厚约0-60米不等，其色为深灰色，上部多气孔。厚度表现为西南方较厚，因此推测其流向有自西南向北东方向流动的可能。6、第四系：分布于沟谷等低凹处。由粘土、砂土、砂、砾石等组成，厚厚0-15米。1.4 地质构造鸡西盆地早白垩系含煤地层以陆相沉积为主，夹海陆交互相含煤建造，该地层以盖层形式覆于麻山群基底之上。煤田东南端受控于敦化密山断裂，西、北侧为剥蚀边界，东部收敛于密山以西。盆地中部由于存在横贯东西的平麻断裂及恒山隆起，

10、使盆地分为南、北两个坳陷区。 鑫利煤矿位于南部坳陷区的中部，整个井田基本上呈一走向近似东西、向南倾斜的单斜构造。全区总的地层走向为北80度东，倾向南偏东，倾角1529度，一般为18度。断层主要可分为北东、北西向的两组，其中以北西向的为主，断距较大。断层性质以高角度的正断层为主，逆断层较少。共有较大断层13条（见下表）。另外，生产过程中还见有部分小断层，给生产带来不利影响。井区范围内断层一览表编号走向倾斜、倾角落差m性质依据控制程度F19N62W南西75700-1200正断层九井二斜右一实见，穿过断层见穆棱组含煤地层。F2N75W北东7560-100正断层九井老井1-4号层较车道西山一号层右二探

11、巷等处实见。F3N70W南西755-10正断层九井西山一号层右二、右二中巷实见。F4N65W南东408-10正断层九井四号层小井右一、右二、右三及九井三斜十号层均实见。F5N50W南西65-7016-20正断层九井二斜右部各巷实见。F12N21EN76W16正断层九井老井水平见，下部钻孔控制。F13SN东60-7014-80正断层七井右四、右五、右七、右八均实见。F14N35E南东8010-13正断层九井13层、10号绞车道实见。F16N27E南东7510-15正断层九井四号层右一实见。F18N70W南西708-12正断层九井10号、15号层绞车道，左四、左五车场实见。F34N70W南西755

12、10正断层九井一斜四号层右五实见。F74N40W北东705-10正断层九井一号层绞车道及左部巷道实见。F78N14E北西751018正断层九井西山四号层右一、右二实见。1.5 矿井水文地质特征鑫利煤矿整合矿区范围内地面无河流和大的水体，仅有数条季节性冲沟，下游汇入黄泥河。区内地形起伏较大，最高点542米，最低点约292米，高差约250左右，形成大致西高东低的丘陵地貌。1、含水层：本区含水层可主要划分为第四系冲积孔隙含水层、玄武岩裂隙含水层、砂岩风化裂隙含水带和煤系地层层间含水层。1）第四系冲积孔隙含水层：呈条带分布沟谷两侧，一般厚度2-6米。水力性质为潜水；顶部被1-3米的亚砂土覆盖，底部直接

13、与坚硬风化裂隙含水带接触。主要由卵石、砾砂、粗-细砂和亚砂土组成。2）坡积孔隙含水层该层呈条带状分布在较大的沟谷内，主要由两侧的玄武岩遭风化破碎后，被地面径流携带于沟谷内而形成。没有分选，水力性质呈潜水状态；由玄武岩碎石、亚粘土组成，透水不良，流向大致以地形坡度而流动。易于流露地面而形成下降泉。补给来源为玄武岩裂隙含水层和风化裂隙含水带。也就是裂隙潜水有一部分通过坡积含水层以泉水状态排泄出去。富水性弱，最大泉的流量雨季时0.71公升/秒。本含水层发育不良，水量小，对矿井无大影响。3）玄武岩含水层分布在西侧高山及南部+390米标高以上的山顶，以玄武岩地形覆盖于白垩系砂岩风化裂隙含水层之上，厚度在

14、25-130米之间，水力性质呈潜水状态；是由玄武岩风化裂隙与柱状节理所组成的裂隙含水层，其水位埋深约20米以下，标高在370米以上，是本区潜水最高位。完全以地面水补给，除少数以下降泉排泄外，大部补给下部的砂岩风化裂隙含水带。本含水层埋藏高，富水性弱，距煤层远，所以对矿井的充水意义不大。4）砂岩风化裂隙含水带含水带分布范围大致与井田范围相等，含水带处于漫滩阶地区，其上部被冲积孔隙含水层覆盖，处于分水岭斜坡区的有一部分被玄武岩含水层覆盖，大部分被极薄的坡积残积层所覆盖。据108队钻孔简易水文观测成果分析，大部分钻孔在地表以下40-80米深度内的岩芯较为破碎，采取率低，消耗量大，其它地块的厚度较薄约

15、40-60米。含水带与冲积孔隙含水层和地面水的水力联系极为活跃，尤其是裂隙发育地块更为强烈。由于裂隙随着深度的增加而渐变小和闭合，对其深部的水力联系较差。所以本含水带对浅部煤层的开采将有很大影响，但对深部煤层的开采影响不大。5）煤系地层层间含水层根据原恒山煤矿井巷掘进实际观测，在煤系地层中之粗粒厚层砂岩都有富水性。由于井田中小型断裂发育，砂岩层为各种断层切割成很多块，构造裂隙发育。每当巷道穿过断层和砂岩裂隙带时，大都出现滴水、流水甚至涌水现象。由此证明具有一定厚度的砂岩层是富水性的，并可视为含水层。根据生产巷道来看，其充水点随着井巷的延深而往下位移，涌水量随时间的延续而渐小，直到疏干。因层间含

16、水层的补给不良，水力联系极差，所以对深部矿井开采影响不大。2、矿井充水因素分析（1）大气降水本井田为丘陵地形，地势总的趋势是西高、东低；地面被第四系残积、坡积土所覆盖。大气降水会通过第四系、塌陷坑渗漏到井下。根据本井及邻区矿井涌水规律调查，矿区为裂隙充水矿床，矿井涌水量普遍较小。矿井开采初期涌水量大，并且随着开采面积、开采深度增加而增加。矿井开采后期，矿井涌水量逐渐变小趋于稳定，与大气降水的关系则不明显，与开采面积关系较明显。（2）地表水区内中部仅数条沟谷，泾流方向主要由西向东，流量较小，对本矿井的开采影响很小。该矿主、副井井口标高均为423.1m，位于半山坡之上，径流条件较好，并且距离河沟较

17、远，不存在直接淹井的威胁。（3）采空区积水本井范围内及周围存在小煤矿采空区，其内有原恒山煤矿采空区和巷道。3、防治水措施矿井涌水量主要来源于第四系松散层孔隙水含水层、白垩系风化裂隙水含水层和构造裂隙带，因此，建议在矿井生产过程中采取以下防治水措施：1）加强水沟的清理，保证水沟排水畅通，经常检查渗漏情况，监测水量变化，下大雨时专人监视水情。2）加强地同塌陷坑的巡查，及时发现，及时回填处理。3）加强井下探放水。接近水淹或可能积水的井巷、老窑或相邻煤矿时，以及接近含水层、导水断层时、有出水可能的钻孔时，应进行探放水。4）加强防汛防治水物资的储备。防汛防治水所需用的水泵、电缆、排水管、编织袋、等物资应

18、储备到位堆放整齐，不许挪用，确保煤矿安全生产。4、矿井涌水量预测根据本井和相邻矿井多年的开采经验，对矿井充水起主要作用的含水层是浅部风化裂隙含水层。第四系粘土层和玄武岩盖层，在一定程度上阻碍了地面水和降水向地下的渗透。断裂构造的发育，对矿井的影响不大，但个别张性断裂及接近裂隙带密集的断裂构造也可能成为影响矿井充水的主要因素。本区地面迳流绝大部分集中在洪水期和融雪期。由于地面迳流总体上控制着地下水的动态。因此矿井涌水有明显的季节性，但第四系和玄武岩盖层的广泛发育，雨和地面水的变化不能马上在地下水位和矿井涌水量上反映，一般均滞后十天左右。目前，鑫利煤矿矿井正常涌水量为3 m3/h，最大涌水量为5

19、m3/h ；恒安煤矿关闭前矿井正常涌水量为5m3/h，最大涌水量为10m3/h采用富水系数比拟法预测矿井未来涌水量。 Q预=Q原*P/P原Q预：整合矿区预计矿井涌水量Q原：矿井目前涌水量P：改造后矿井生产能力P原：矿井现生产能力鑫利煤矿矿井生产规模为15万吨/年，恒安煤矿矿井生产规模为6万吨/年，整合改造后生产规模为30万吨/年。经计算，预计矿井正常涌水量为11.4 m3/h，最大涌水量为21.4 m3/h 5、水文地质类型划分根据鸡西市煤炭工业协会专家技术服务委员会2018年4月编制的鸡西市鑫利煤矿有限公司水文地质类型划分报告，鑫利煤矿受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件差，补

20、给来源微小；矿井及周边无老空积水；矿井正常涌水量3m3/h，最大涌水量5m3/h，但小于180m3/h；该矿含水层及周边矿井对本矿开采无水患影响；该矿防治水工作比较简单，水文地质情况清楚，防治水工作易于进行。矿井水文地质类型确定为简单型。1.6 可采煤层与煤质特征1.6.1 煤层 鑫利煤矿整合矿区范围各煤层均赋存于城子河含煤组中，是本区的主要含煤地层，本次核实可采煤层6层，即1下、1、2、3、4、10号层，除1号层为中厚煤层外，其他煤层均为薄煤层。各煤层发育情况如下：10煤层：煤层厚度0.620.98，平均0.83。结构简单，以单一结构为主，少数钻孔发育1层夹矸，夹矸厚度0.11-0.17m；

21、煤层全区可采，较稳定。顶板为砂页岩，底板为煤页岩互层夹砂页岩。距其上部11煤层16。4煤层：煤层厚度0.67-1.06m,平均厚度0.85m,整合矿区范围内全区可采，较稳定。煤层结构简单，以单一结构为主，少数钻孔发育2层夹矸，夹矸厚度0.02-0.09m。煤层顶板为砂岩，底板为1.2-2.0米厚的煤页岩互层并夹有薄层砂岩。距上部5#层间距35-45m。3煤层：煤层厚度为0.10-0.94m,平均0.53m；全区发育，整合矿区范围内东部和西部均不可采，属局部可采煤层。煤层结构简单，以单一结构为主，少数钻孔发育1-3层夹矸，夹矸厚度0.03-0.11m。煤层顶板为砂岩，底板为砂页岩夹煤线。距上部4

22、#层间距25-35m。2煤层：煤层厚度为0.05-1.02m,平均0.56m；全区发育，整合矿区范围内东部和西部均不可采，属局部可采煤层。煤层结构简单，以单一结构为主，少数钻孔发育1-2层夹矸，夹矸厚度0.05-0.23m。煤层顶板为砂岩，底板为煤页岩砂页岩互层。距上部3#层间距35m。1煤层：煤层原始厚度为0.89-4.60m,平均2.47m，煤层厚度变化较大，整合区内全区可采；恒安矿界内和恒安原扩大区范围内上分层被原恒山煤矿已开采，剩余底煤厚度0.80-2.10米。煤层结构简单至复杂，夹1-4层夹矸，厚度0.04-0.52m。煤层顶板砂页岩和页岩，底板为砂岩。距上部2#层间距36.9-54

23、.7m。1下煤层：煤层厚度为0.10-1.10m,平均0.68m；全区发育，整合矿区范围内大部可采。煤层结构简单，以单一结构为主，少数钻孔发育1-4层夹矸，夹矸厚度0.05-0.14m。煤层顶底板均为砂岩、砂页岩。距上部1#层间距4-15m。区内煤层厚度发育稳定，少数煤层厚度变化较大，全区可采或大部可采，综合评价煤层较稳定。1.6.2 煤质 （一）物理性质镜煤组分74.42-93.07%，主要为透明基质及木质镜煤;丝质组分21.91-1.97%，以木质镜煤丝炭为主；其次为不透明基质和木质丝炭:角质组分0.74-3.06%，主要为胞子及少量的树脂体，矿物质1.10-1.93%。煤岩类型多为亮煤型

24、，少数为暗煤质之亮型煤。本区煤质属中等变质阶段。2、煤的化学性质和工艺性能整合矿区范围内各煤层原煤平均灰分5.86-27.77；挥发份25.36-29.61%；胶质层厚度（Y）10.5-15.61mm；含硫（Sg）0.35-0.53%，属特低硫至低硫煤；含磷（Pg）0.0047-0.0136%，属特低磷至低磷煤；发热量（QD.T）34.61-35.96MJ/kg。（详见煤层主要化验项目汇总表）煤层主要化验项目汇总表煤层号灰分Ac(%)挥发份Vr(%)胶质层厚度Y(mm)硫Sg(%)磷Pg(%)发热量(MJ/kg)煤类108.2229.61140.350.004734.61肥焦411.0629.

25、27120.4235.43肥焦310.2928.51160.530.004735.96肥焦29.7526.2910.50.410.006335.84肥焦15.8625.36110.470.013635.89焦煤1下27.7727.5915.61肥焦注：表中1#、2#、3#、4#、10#数据采用恒山煤矿生产地质报告成果；1下#采用鸡西煤田恒山西沟里勘探区1下号煤层底板等高线及储量图钻孔测试数据。1.7 煤尘爆炸危险性和煤自燃倾向性1、煤尘爆炸性：据龙煤集团佳木斯瓦斯地质研究院有限公司（2019MB559、2019MB560、2019MB561、2019MB767、2019MB768、2019MB

26、769），鸡西市鑫利煤矿有限公司开采1#、2#、3#、1下#、4#、10#煤层具有爆炸性。2、煤层自燃：据龙煤集团佳木斯瓦斯地质研究院有限公司（2019ZQ559、2019ZQ560、2019ZQ561、2019ZQ767、2019ZQ768、2019ZQ769），鸡西市鑫利煤矿有限公司开采1#、2#、3#、1下#、4#、10#煤层煤层自燃倾向为级不易自燃煤层。1.8 矿井瓦斯情况1、矿井瓦斯涌出量情况 根据鸡西市煤炭工业协会2016年矿井瓦斯等级鉴定报告（报告编号018），鑫利煤矿矿井绝对瓦斯涌出量0.55m3/min，相对瓦斯涌出量6.39m3/t，采面最大绝对瓦斯涌出量0.17m3/mi

27、n，掘进面绝对瓦斯涌出量0.11m3/min，鑫利煤矿为低瓦斯矿井；无煤与瓦斯突出。 2、煤与瓦斯突出危险性情况 鑫利煤矿自建井以来，从未发生过瓦斯突出、喷出等瓦斯动力现象，亦无瓦斯突出、喷出事故发生。第二章煤与瓦斯突出危险性评估依据与方法2.1 突出危险性评估依据防治煤与瓦斯突出规定第九条：新建矿井在可行性研究阶段，应当对矿井内采掘工程可能揭露的所有平均厚度在 0.30m 以上的煤层进行突出危险性评估。评估结果作为矿井立项、初步设计和指导建井期间揭煤作业的依据。目前该矿资源整合改扩建阶段，根据安监总煤矿【2006】48 号关于加强煤矿安全生产工作规范煤矿资源整合的文件，以及黑煤整治办【201

28、9】17 号关于提报专项整治方案审查工作相关材料的通知规定：对实施整合的矿井，要按建设项目进行管理。1号煤层:煤厚3.50-3.71m， 平均3.61m，(2个点)，复结构煤层，中夹1-3层夹矸，夹矸厚0.30-0.43m，下部煤分层为煤与煤页互层，顶板砂岩、砂页岩，底板砂岩、砂页岩，与其上2号煤层间距45m。1#煤层的开采范围及煤层的厚度情况如下：表 2-1-11#煤层开采范围及煤层厚度情况表煤层层厚（m）开采范围标高1#3.503.71（平均 3.61）+520-200由此可知，按照防治煤与瓦斯突出规定，需要对 1#煤层进行煤与瓦斯突出危险性评估。2.2 突出危险性评估方法防治煤与瓦斯突出

29、规定第八条规定：地质勘探单位应当查明矿床瓦斯地质情况，井田地质报告应当提供煤层突出危险性的基础资料。基础资料应当包括下列内容：（1） 煤层赋存条件及其稳定性；（2） 煤的结构类型及工业分析；（3） 煤的坚固性系数、煤层围岩性质及厚度；（4） 煤层瓦斯含量、瓦斯成分和煤的瓦斯放散初速度等指标；（5） 地质构造类型及其特征、火成岩侵入形态及其分布、水文地质情况；（6） 勘探过程中钻孔穿过煤层时的瓦斯涌出动力现象；（7） 邻近煤矿的瓦斯情况。国家煤矿安全监察局编写的防治煤与瓦斯突出规定读本（以下简称读本）对防治煤与瓦斯突出规定第八条作了明确的说明：煤层的瓦斯突出危险性评估是煤矿建设立项和可研的必要步

30、骤，因此，建设单位应要求地质勘探单位进行相关勘察并提供可供瓦斯突出危险性评估的煤层地质和瓦斯情况的基础资料。读本明确指出：防治煤与瓦斯突出规定第八条所要求的第（1）、（2）、（3） 项内容主要是反映煤层的赋存条件和物理、力学性质；第（4）项内容主要是反映煤层瓦斯含量、瓦斯压力的大小及煤解吸瓦斯的快慢；第（5）项内容则反映了煤层受到地质构造破坏的情况及地质复杂程度等；第（6）项中的钻孔瓦斯涌出动力现象，尽管是反映瓦斯情况的定性资料，但在目前地勘钻孔瓦斯测定技术不够完善的条件下，仍有重要的参考价值。此外，如果有邻近的生产矿井， 则可通过了解其瓦斯情况，也将对预测和评估勘探区域煤层的瓦斯情况及突出危

31、险性等有重要的参考意义。参照防治煤与瓦斯突出规定给出的突出煤层鉴定的方式，按照读本对煤层突出危险性评估基础资料的分类方法，制定了煤与瓦斯突出危险性评估方法：（1） 在评估时，首先考察勘探钻孔穿煤层时有无喷孔现象，若发生喷孔现象，则煤层评估为突出危险煤层。（2） 考察邻近煤矿开采同一煤层时，是否发生过瓦斯动力现象及瓦斯突出，若发生煤与瓦斯突出事故，则煤层评估为突出危险煤层。（3） 其他情况则按照区域突出危险性预测方法和单项指标法评估法分别对煤层突出危险性进行评估，两种评估方法任意一种评估结论中有煤与瓦斯突出危险区域，则该煤层评估为煤与瓦斯突出危险煤层。区域突出危险性预测方法主要通过煤层瓦斯压力和

32、煤层瓦斯含量两个参数进行评估。区域突出危险性评估指标及临界值见表 2-2-1。表 2-2-1 区域突出危险性评估指标及临界值评估指标瓦斯压力 MPa瓦斯含量 m3/t临界值 0.74 8单项指标法评估法主要通过煤层瓦斯压力、瓦斯放散初速度、坚固性系数和煤的破坏类型等指标进行评估。只有全部指标达到或者超过表 2-2-2 所列的临界值时方可评估为煤与瓦斯突出危险煤层，否则，评估为无煤与瓦斯突出危险煤层。表 2-2-2 煤层瓦斯突出危险性评估指标及临界值评估指标瓦斯压力MPa瓦斯放散初速度P（mmHg）坚固性系数f煤的破坏类型临界值 0.74 10 0.5III、IV、V第三章 煤与瓦斯突出相关基础

33、参数测定煤层瓦斯基本参数测定是矿井了解煤层瓦斯赋存情况、预测和评估煤与瓦斯突出危险性的基础资料。由于鑫利煤矿尚处于矿井改扩建建设阶段，不具备直接测量条件，为此本次评估采用间接法预测 1#煤层瓦斯压力和瓦斯含量，同时通过煤矿提供煤样，实验室测定煤体破坏类型、瓦斯放散初速度、煤体坚固性系数等煤与瓦斯突出评估参数，并参考临近矿井煤与瓦斯突出情况进行综合评估。3.1 煤的吸附常数的测定煤的瓦斯吸附常数是衡量煤吸附瓦斯能力大小的指标，煤样的工业分析值是计算煤层瓦斯含量的重要指标之一。目前，煤的吸附常数及煤样的工业分析只能在实验室完成，测定仪器为重庆煤科院研制的 HCA 高压容量法瓦斯吸附装置， 如图 3

34、-1 所示。图 3-1HCA 高压容量法瓦斯吸附装置测定步骤如下：（1） 在新暴露的煤壁上采集新鲜煤样（全厚）2000g，剔除矸石，装袋密封，带回实验室后自然阴干。（2） 将煤样粉碎，取 0.170.25mm 粒度的试样 3040g 装入密封罐中；在恒温 60高真空（10-210-3mmHg）条件下脱气 4 小时左右；（3） 在 30恒温和 0.15.0MPa 压力条件下，进行不同瓦斯压力下的吸附平衡，并测定各种瓦斯平衡压力下的吸附瓦斯量；（4） 根据不同平衡瓦斯压力下的吸附瓦斯量（一般不少于 6 个点），按郎格缪尔方程 W=abp/(1+bp) 回归计算出煤的瓦斯吸附常数 a 和 b 值。利

35、用上述方法，黑龙江通鉴科技咨询有限公司对鑫利煤矿 1#煤取样并进行了瓦斯吸附实验，测定的吸附结果列于表 3-1-1。 表 3-1-1 鑫利煤矿 1#煤层吸附常数及工业分析测定结果 煤层编号吸附常数灰份（%）水份（%）挥 发 份（%）视密度（t/m3）孔隙率（m3/m3）a(m3/t)b(MPa-1)1#20.1810.8055.861.3525.361.350.743备注3.2 瓦斯含量测定及预测 现有的煤层瓦斯含量测定方法按其应用范围可分为地勘方法与煤矿井下方法。地勘期间瓦斯含量一般采用直接法测定，直接法中常采用解析法，其测定步骤与测定要求按 AQ1046-2007地勘时期煤层瓦斯含量测定方

36、法进行。该方法测定煤层瓦斯含量的原理是：根据煤样瓦斯解析量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸测定前的损失瓦斯量，再利用解吸测定后煤样中残存瓦斯量计算煤层瓦斯含量。其测定步骤如下：1、野外采样及瓦斯解吸速度测定（1） 取样在地质钻孔见煤后，使用煤芯管钻取煤芯。在孔深 200m 以内，停顿时间不得超过 5 分钟，孔深 200m 以上的停顿时间不得超过 10 分钟。煤芯提出钻孔后尽快拆开煤芯管，把煤样装进密封罐。煤芯在空气中暴露时间不超过 10 分钟。采样及装罐时间记录如下：T1起钻时间；T2钻具提至孔口时间（按提完最后一根钻具计算）； T3煤样装罐时间（按拧完罐上该后的是时间计算）；T4开始解

37、吸测定时间（按解吸仪排气管与穿刺针头连接后，打开弹簧夹的时间计算）。（2） 瓦斯解吸速度测定将采集的煤样装罐后用 FHJ-2 型瓦斯解吸速度测定仪（图 3-2-1）测定不同时间 t 下的煤样累积瓦斯解吸总量 Vi，瓦斯解吸速度测定一般为 2 个小时，解吸测定停止后拧紧煤样罐以保证不漏气，送实验室测定煤样残存瓦斯量。图 3-2-1 瓦斯解吸速度测定仪与密封罐示意图1-量管；2-水槽；3-螺旋夹；4-吸气球；5-温度计；6、8 弹簧夹；7-放水管9-排气管；10-穿刺针头；11-密封罐（3）损失瓦斯量的计算 将测定的瓦斯解析观测中测得的每次量管读数按下式换算成标准体积。 式中：V0i 换算成标准状

38、态下的解析瓦斯体积，ml ；Vi 不同时间解析瓦斯测定值，ml；P0 大气压力，Pa；hw 量管内水柱高度，mmPs hw 下饱和水蒸气压力，Pa；wt 量管内水温, 0C .煤样装罐前的暴露时间（）是孔内暴露时间（ ）与地表空气中暴露时间（）之和。即，；煤样总的解析时间（）是装罐前的暴露时间（ t0 ）与装罐后解析观测时间（ ）之和。即，解析时间从T4 算起。求出每个测点的。计算瓦斯损失量可采用作图法或解析法。作图法以V0i 为纵坐标，以为横坐标将全部测点绘在坐标纸上，将测点的直线关系段延长与纵坐标轴相交，直线在纵坐标轴上的截距即为瓦斯损失量，如图 3-2-2 所示，也可以结合作图，根据成直

39、线关系的各测点，按最小二乘法求出损失量。损失瓦斯量图 3-2-2 瓦斯损失量计算图2、煤样脱气及气体分析煤样脱气及气体分析在实验室进行，通过真空脱气装置对煤样粉碎前、粉碎后进行脱气，测定煤样的残存瓦斯含量，并测定煤样水分、灰分、挥发分等；通过气相色谱分析得出各种气体的浓度。DGC 瓦斯含量直接测定装置可测定煤层瓦斯含量和可解析瓦斯含量，如图 3-2-3 所示。图 3-2-3DGC 瓦斯解析参数仪3、瓦斯含量计算前面得到的煤样损失瓦斯量、解析瓦斯量及粉碎前及粉碎后的脱气量和煤中可燃质重量，即可求出煤样的瓦斯含量：V1 标准状态下煤样累计解析出的瓦斯体积，ml； V2 标准状态下推算出的瓦斯损失量

40、，ml；V3 标准状态下煤样粉碎前脱出的瓦斯量，m1；V4 标准状态下煤样粉碎后脱出的瓦斯量，m1； G煤样可燃质重量，g ；X煤样中可燃质瓦斯含量，g 。原煤中的瓦斯含量可按下式计算：X0 原煤的瓦斯含量；Af 煤中的灰分；wf 煤中的水分由于鑫利煤矿尚处于矿井改扩建建设阶段，不具备直接测量条件，而且缺少煤矿历史瓦斯压力和含量参数，为此收集了鑫利煤矿邻近的东山煤矿的相关煤层瓦斯基础参数。鑫利煤矿与其邻矿同一煤层的成煤时期相同，经历的地质变迁与演化历史相同，且矿井之间没有大型构造（断层）隔开，属于同一瓦斯地质单元。研究认为，同一瓦斯地质单元内控制瓦斯赋存规律的地质因素相同，同一煤层具有相同或相

41、近的瓦斯赋存规律，煤的坚固性系数和瓦斯放散初速度等基本参数具有普遍的适用性。因此对于无法直接采样测试或缺乏地勘资料的煤层，可参考邻近矿井同一煤层的瓦斯地质资料进行分析评估。通常情况下，同一井田范围内的煤层，在没有受到特殊地质构造的影响下，各煤层瓦斯含量具有随埋藏深度增大而加大的整体趋势；对于间距较小的煤层群而言，各煤层瓦斯含量不会跳跃式的分布，而是呈现上部煤层瓦斯含量较下部煤层瓦斯含量小的整体趋势，反之亦然；鑫利煤矿所在区域的东山煤矿进行了 1#层的瓦斯地质预测，由于为开采同一矿区同一煤层，因此可采用东山煤矿 1# 层煤的瓦斯地质规律预测鑫利煤矿 1#瓦斯地质规律。东山煤矿 1#煤层瓦斯含量梯

42、度 1.93m3/t/100m，煤层瓦斯含量与煤层底板标高关系为 y = -0.0193x -瓦斯含量/(m3/t)5.0508，煤层瓦斯含量与煤层底板标高的关系如图 3-2-4 所示：图 3-2-4 东山煤矿 1#煤层瓦斯含量与煤层底板标高的关系由于鑫利煤矿 1#煤层与东山煤矿 1#煤层为同一煤层，其瓦斯赋存规律相同，因此可以利用相邻生产矿井东山煤矿统计的 1#瓦斯资料分析鑫利煤矿 1# 煤层的瓦斯赋存规律，从而得出鑫利煤矿 1#煤层瓦斯含量与标高的关系。根据相邻生产矿井东山煤矿统计的 1#瓦斯资料分析鑫利煤矿 1#煤层的瓦斯赋存规律，从而得出鑫利煤矿 1#煤层瓦斯含量与标高的关系，1#瓦斯

43、含量预测表如表 3-2-1。表 3-2-1瓦斯含量预测表煤层底板标高（m）瓦斯含量（m3/t）-1700.74-2001.13-2802.67-3303.63-3804.60上表结果可知：鑫利煤矿 1#煤层在其预测范围内，-200 处瓦斯含量最高达到 1.13m3/t，由于预测依据是临近矿井的相同煤层，因此预测的瓦斯含量仅供参考，建议矿方在以后的生产中及时收集有关的瓦斯含量参数。3.3 瓦斯压力预测煤层原始瓦斯压力确定方法有两种，其一为直接测压法，即利用石门揭煤巷道在揭煤前打穿层钻孔穿透煤层，封孔测定煤层原始瓦斯压力；其二为间接法， 即根据邻近矿井煤层瓦斯含量、压力等参数实测结果，用瓦斯压力计

44、算公式推算煤层原始瓦斯压力和瓦斯含量。此次评估采用间接法，根据鑫利煤矿预测的瓦斯含量与实验条件，采用朗格缪尔法反演煤层瓦斯压力。朗格缪尔法的理论基础是单分子层吸附模型的朗格缪尔方程，用该方程反演煤层瓦斯压力的方法与步骤为煤层瓦斯含量测算； 实验测定煤样无水干燥条件下的瓦斯吸附常数；用朗格缪尔方程反演瓦斯压力。3.3.1 预测方法朗格缪尔方程如（3-3-1）式：W = abP1 + bP11 + 0.31M ad 100 - Mad - Ad100+ 10pPg（3-3-1）式中 W煤层瓦斯含量，m3/t；P煤层绝对瓦斯压力，MPa；a吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，m3/t.r；b吸附常数，MPa1；Mad煤中水分，%；Ad煤中灰分，%；g 煤的容重（假比重），t/m3；p煤的孔隙率，m3/m3。3.3.2 瓦斯压力反演及深部瓦斯压力预测根据鑫利煤矿预测的瓦斯含量、实验室测定的瓦斯吸附常数及煤质成分， 采用朗格缪尔法反演 1#煤层瓦斯压力，瓦斯压力预测结果见表 3-3-1。表 3-3-11#煤层瓦斯压力预测结果 (MPa)煤层底板标高（m）瓦斯含量（m3/t）瓦斯压力（MPa）-1700.740.15-2001.130.19-2802.670.37-3303.630.48-3804.600.59从上表结果可知：鑫利煤矿 1#煤层其预测范围内，-200处瓦斯