遵义县平正乡野彪二号煤矿煤层煤与瓦斯突出危险性评估

邓素华

（贵州省煤矿设计研究院，贵州贵阳550025）

煤与瓦斯突出是许多矿山安全生产的主要威胁之一。它不仅具有高度的破坏性和危险性，而且过程复杂，影响因素多，受煤层瓦斯、地质构造、煤构造、地应力等多种因素的影响。因此，结合矿井实际情况，研究各种因素与煤与瓦斯突出的关系，确定控制煤与瓦斯突出的主要因素具有重要意义，旨在为煤与瓦斯突出的防治提供指导。

1 矿井概况

野彪二矿位于贵州省遵义县亳州区平正镇。根据贵州省煤矿企业并购重组领导小组办公室、贵州省能源局等文件，行业标准第二煤矿是由原行业标准2号煤矿与行业标准1号煤矿合并形成的。第二冶炼标准矿兼并重组后保留。计划生产规模为90×104t/a。根据2019年5月文件，野彪二号煤矿兼并重组后的预留矿区划分为6个转折点，矿区面积9.4438km2。

1.1 地形

矿区为中山地貌。含煤地层的地形呈侵蚀槽状分布。岩溶发育于三叠纪。冶郎组玉龙山段和长兴组在西南方向东北方向形成陡崖脊，茅草铺又形成了一套陡崖，矿区位于山体东南部。两组之间有峡谷的山脉，地面植被相对发育。灌木和杂草丛生，有许多小沟壑，它们散落成树枝状。最高点位于矿区中部山王庙山顶，高程+1565.00m，最低点位于矿区西北部凡岩附近的西沟，高程+760m，相对高差805.00m，海拔一般+1100～+1300m。

1.2 地质构造

矿区位于长钢向斜西北侧。地层南北向倾斜，倾角32°～43°，一般35°～38°。地层南部、西南部陡，东部相对平坦，无褶皱。斜结构。矿区共发现9条断层，均为隐伏断层，其中正断层4条，反向断层5条。断层降小于30m，对煤层具有一定的破坏作用。

2 煤层突出危险性评价方法

煤与瓦斯突出风险评价，按照相关文件要求，采用煤层气参数结合天然气地质分析方法和多指标综合预测方法。

（1）煤层气参数与瓦斯地质分析方法相结合，主要是基于煤层瓦斯含量W和瓦斯压力P进行突出风险评价。当W含量和瓦斯压力P达到或超过临界值时，被视为突出煤层。

（2）采用煤层多指标综合预测方法，对煤层突出危险瓦斯压力P、煤破坏类型、初始瓦斯释放率ΔP、煤硬度系数f进行评价，当各项指标达到或超过临界值时，确定为突出煤层。

根据文件第5.1.3条“预防煤与瓦斯暴发”和“危险区域煤炭和天然气暴发预测方法”的规定，根据野彪二号煤矿3、5、7、10、12号煤层瓦斯参数，需要评估的风险为3号煤和天然气爆炸，野彪二矿5、7、10、12号煤层。

3 煤的瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数和破坏类型

通过对野彪二号煤矿《勘探报告》测定的3、5、7、10、12号煤的坚固性系数、煤层瓦斯含量、反算瓦斯压力及瓦斯放散初速度等瓦斯突出参数进行分析和整理，同时参照区域内邻近矿井《勘探报告》、《鉴定报告》及《参数测试报告》测定的各瓦斯压力、煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度、可采煤层瓦斯含量等参数，得到野彪二号煤矿3、5、7、10、12号煤层突出危险性最终瓦斯参数（见表1）。

表1 野彪二号煤矿各可采煤层突出危险性最终瓦斯参数汇总表

4 煤层瓦斯突出参数预测结果可靠性分析

4.1 煤层瓦斯含量可靠性分析

本次评估，收集到《勘探报告》提供的各可采煤层瓦斯含量数据共40组，其中：

3号煤层瓦斯含量10组，瓦斯含量为8.99～12.72m3/t；5号煤层瓦斯含量数据13组，瓦斯含量为8.16～19.96m3/t；7号煤层瓦斯含量数据3组，瓦斯含量为8.16～12.76m3/t；10号煤层瓦斯含量数据5组，瓦斯含量为9.70～11.28m3/t；12号煤层瓦斯含量数据9组，瓦斯含量为8.47～12.87m3/t。

同时参照区域内邻近矿井《勘探报告》、《参数测试报告》测定的各可采煤层瓦斯含量数据，其中，5号煤层瓦斯含量为5.24～9.19m3/t；7号煤层瓦斯含量为6.20～19.59m3/t；10号煤层瓦斯含量为3.77～18.55m3/t；12号煤层瓦斯含量为3.66～14.47m3/t。

将收集到的本矿井及邻近矿井各可采煤层瓦斯含量数据与标高进行分析拟合，根据拟合关系式可以看出，野彪二号煤矿3、5、7、10、12号煤层瓦斯含量与标高的线性关系明显，符合瓦斯含量随着标高的降低而增大的赋存规律。

综上所述，本次评估，3、5、7、10、12号煤层瓦斯含量为资质单位实测数据，数据真实可靠，预测结果基本符合客观规律。

4.2 煤层瓦斯压力可靠性分析

野彪二号煤矿地勘时期测定的各可采煤层瓦斯压力数据，受其测试条件和过程的影响，可靠性不高，本次评估不予采用。

本次评估，根据《勘探报告》测定的3、5、7、10、12号煤层瓦斯含量间接法反算各可采煤层瓦斯压力，其中：3号煤层瓦斯压力为0.81～1.77MPa；5号煤层瓦斯压力为0.79～2.49MPa；7号煤层瓦斯压力为0.68～1.24MPa；10号煤层瓦斯压力为1.35～1.63MPa；12号煤层瓦斯压力为0.77～1.59MPa。

同时参照邻近矿井《勘探报告》、《鉴定报告》及《参数测试报告》测定的各可采煤层瓦斯压力数据，其中，5号煤层瓦斯压力为0.36～1.51MPa；7号煤层瓦斯压力为 0.20～1.46MPa；10 号 煤 层 瓦 斯 压 力 为 0.34～0.42MPa；12号煤层瓦斯压力为0.22～1.61MPa。

将本矿井瓦斯含量反算瓦斯压力数据及收集到的邻近矿井资质单位测定的各可采煤层瓦斯压力数据与标高进行分析拟合，根据拟合关系野彪二号煤矿3、5、7、10、12号煤层瓦斯压力与标高的线性关系明显，符合瓦斯压力随着标高的降低而增大的赋存规律。

综上所述，本次评估，邻近矿井3、5、7、10、12号煤层瓦斯压力数据为资质单位实测，数据真实可靠；本矿井瓦斯含量等参数为资质单位实测数据，因此采用瓦斯含量等参数反算瓦斯压力数据，真实可靠。

5 煤层突出危险性评估

野彪二号煤矿3、5、7、10、12号煤层瓦斯基本参数与判定煤层突出危险性评估指标如下所述。

5.1 煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析法对煤层进行突出危险性评估

收集3、5、7、10、12号煤层矿井《勘探报告》提供的瓦斯含量为8.99～12.72m3/t，根据收集的本矿井《勘探报告》提供的瓦斯含量反算瓦斯压力为0.81～1.77MPa。煤层最大瓦斯含量及最大瓦斯压力均大于临界值，因此，野彪二号煤矿3、5、7、10、12号煤层具有煤与瓦斯突出危险性。

综合以上分析，采用瓦斯参数结合瓦斯地质分析法评估野彪二号煤矿3、5、7、10、12号煤层具有煤与瓦斯突出危险性。

5.2 多指标综合预测法对煤层进行突出危险性评估

根据收集的3、5、7、10、12号煤层矿井《勘探报告》提供的瓦斯含量反算瓦斯压力为0.81～1.77MPa，《勘探报告》提供的煤层最小坚固性系数为1.2，最大瓦斯放散初速度大约为24.71mmHg，煤的最高破坏类型为Ⅲ；收集邻近矿井资质单位测定的煤层最小坚固性系数为0.71，最大瓦斯放散初速度35.50mmHg，，煤的最高破坏类型为Ⅲ。各单项指标中只有坚固性系数没有超过临界值，但矿区范围内赋存隐伏断层，断层带内的煤体受到断层形成时的挤压和揉搓，将大大降低煤层的坚固性，因此，在构造区域煤层坚固性系数将小于0.5。因此，按照相关文件要求，采用多指标综合预测法评估野彪二号煤矿3、5、7、10、12号煤层具有煤与瓦斯突出危险性。

综上所述，根据瓦斯参数结合多指标综合预测法，综合评估野彪二号煤矿（兼并重组）矿区范围内3、5、7、10、12号煤层均具有煤与瓦斯突出危险性。

6 结论

（1）通过对野彪二号煤矿各煤层进行煤与瓦斯突出危险性评估，评估认为各煤层均具有煤与瓦斯突出危险性。同时通过对《勘探报告》提供的各煤层瓦斯含量、瓦斯压力可靠性分析，评估认为《勘探报告》提供的各煤层瓦斯含量数据可以反映各煤层瓦斯含量的真实情况。而瓦斯压力数据勘探部门出具有“关于《贵州省遵义县野彪一号井田瓦斯压力测试报告》、《贵州省遵义县野彪二号井田瓦斯压力测试报告》更正说明”，更正说明中，勘探部门详细说明了勘探期间测定的各煤层瓦斯压力数据偏大、异常，本次各煤层突出危险性大小分析，地勘部门测定的瓦斯压力数据不予采用。

（2）各可采煤层突出危险性大小的分析主要根据地勘提供的瓦斯含量及间接法计算瓦斯压力。各煤层瓦斯含量、间接法计算瓦斯压力与标高拟合分析，预测同一标高（+500m标高）各煤层瓦斯含量、瓦斯压力分别为：3号煤层瓦斯含量为11.77m3/t，瓦斯压力1.52MPa；5号煤层瓦斯含量为18.97m3/t，瓦斯压力2.01MPa；7号煤层瓦斯含量为16.37m3/t，瓦斯压力1.96MPa；10号煤层瓦斯含量为14.32m3/t，瓦斯压力1.74MPa；12号煤层瓦斯含量为10.73m3/t，瓦斯压力1.45MPa。从同一标高各煤层瓦斯含量、瓦斯压力来看，3、12号煤层瓦斯含量、瓦斯压力均小于5、7、10号煤层。初步分析3、12号煤层突出危险性相对5、7、12号煤层较小。

另外，根据区域内邻近矿井实际发生的突出事故和动力现象情况，区域内发生过突出事故和动力现象的煤层主要为5、7和10号煤层，从区域内大部分煤矿的生产实际情况来看，3、12号煤层在整个区域未发生过突出事故或动力现象。

因此，综上分析，根据各煤层地勘测定的瓦斯含量及间接法反算瓦斯压力参数，同时结合区域内邻近矿井实际发生的突出事故和动力现象情况，综合分析认为，3、12号煤层突出危险性相对5、7、10号煤层较小。