基于平沟煤矿16~#煤层的瓦斯地质预测及抽放技术研究

瓦斯作为煤矿地下开采的五大灾害之一，给煤矿的安全生产带来巨大隐患。煤层瓦斯赋存规律受地质构造运动控制，地质构造中的褶皱和断层、煤层围岩以及煤的变质程度、透气性大小、构造煤分布等因素直接影响煤层瓦斯赋存规律，控制着煤层瓦斯含量的大小。因此，只有在瓦斯地质研究的基础上才能预测瓦斯在煤层中的赋存规律，为瓦斯抽放提供合理有效的方案保障，从而提高煤矿瓦斯的抽放率。神华乌海能源公司下属的平沟煤矿为地下开采高瓦斯矿井，本论文以平沟煤矿16#煤层为研究对象，在进行瓦斯地质理论研究的基础上，在1606工作面打钻孔采取煤样，应用DGC瓦斯含量测定装置直接测定采样点煤层瓦斯含量，并将地质构造（褶皱、断层）、煤层底板标高、煤层顶底板围岩性质、煤层厚度、煤层埋深、水文地质条件等影响因素与煤层瓦斯含量之间的关系进行了定性或定量分析，最终确定了影响平沟煤矿16#煤层瓦斯含量变化的两个主要因素：煤层底板标高（h）和煤层埋深（H）。在此基础上，建立了以煤层底板标高（h）和煤层埋深（H）为自变量、以煤层瓦斯含量为因变量的二元线性回归预测模型，用以预测全煤层的瓦斯含量值，并绘制了该煤层的瓦斯含量等值线图，并确定了本煤层抽放的瓦斯抽放方案。为提高瓦斯抽放率，本论文对1606工作面的瓦斯抽放参数进行了优化，主要包括：（1）应用卸压带理论确定了瓦斯抽放钻孔的孔深为254m；（2）用SF6气体示踪法测定出瓦斯抽放半径为3m；（3）通过建立瓦斯流动方程，利用MATLAB数值分析软件对瓦斯流动方程进行数值计算，计算出瓦斯抽放半径为3.4m，从而对SF6气体示踪法所测定的瓦斯抽放半径的合理性进行检验；（4）确定了瓦斯抽放钻孔间距为6m，1606工作面抽放钻孔个数为155个。通过瓦斯抽放参数优化前后的抽放效果对比分析可知，参数优化后抽放管内的瓦斯浓度提高了7%8%，、瓦斯抽放率是优化前的2倍以上，回风流中的瓦斯浓度减半，工作面因瓦斯超标断电的次数由35次下降到01次，工作面推进速度明显加快，月均产煤量提高1.1万吨。这些数据表明，瓦斯抽放参数的优化为提高瓦斯抽放率提供了技术支持，在确保煤矿的安全生产的同时，也有利于煤炭产量的提高。