２０１４年第５期（总第１０４期） ＥＮＥＲＧＹ ＡＮＤ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴｌＯＮ ｉｉ｝．曼； 稚 ２０１４年５月 麟 基于分源预测法对矿井瓦斯涌出量预测研究 胡 志 云 （晋煤集团仙泉煤业有限公司，山西长治０４８００７） 摘要：矿井瓦斯涌出量预测为矿井、采区和工作面通风提供瓦斯涌出方面的基础数据，其预测精度的高低直接决定 着矿井正常生产时的安全生产。在郑庄井田地勘瓦斯资料和地质资料分析的基础上，根据矿井开拓方式、煤层赋存及煤 质、煤层瓦斯含量分布规律等条件，运用分源预测法对郑庄煤矿瓦斯涌出量进行预测，得出该矿为高瓦斯矿井的结论， 为下一步矿井设计和安全管理提供了重要依据。 关键词： 瓦斯涌出量；预测；分源预测法；地勘 中图分类号：Ｄ７１２ 文献标识码： Ａ 文章编号： ２０９５—０８０２一（２０１４）０５—００５６—０２ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｅ Ｇａｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｇａｓ Ｓｏｕｒｃｅ ＨＵ Ｚｈｉ．．ｙｕｎ （Ｘｉａｎｑｕａｎ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｊｉｎｃｈｅｎｇ Ａｎｔｈｒａｃｉｔｅ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｃｈａｎｇｚｈｉ ０４８００７，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｂａｓｉｃ ｄａｔａ ｏｆ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｔｓ，ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ａｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ｆａｃｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｄｕｒｉｎｇ ｎｏｒｍａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ０ｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇａｓ ｄａｔａ ａｎｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ｏｆ Ｚｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ ｓｈａｆｔ ａｒｅａ， ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗａｙｓ，ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｃｏａｌ ｑｕａｌｉｔｙｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌａｗｓ ｏｆ ｇａｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｇａｓ ｓｏｕｒｃｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｍｉｎｅ，ｆｒｏｍ ｗｈｉｃｈ ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ Ｚｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ ｉｓ ｈｉｇｈｌｙ ｇａｓｓｙ ｍｉｎｅ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ；ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇａｓ ｓｏｕｒｃｅ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ０引言 晋煤集团郑庄煤矿规划面积１０７．６７ ｋｍ：，煤层埋 １．瓦斯赋存规律分析 １．１地勘钻孔瓦斯含量修正 藏深度为６００ ｉｎ～１ ０００ ｉｎ，回采煤层为３号煤层， 设计可采储量３１９．７ Ｍｔ，矿井设计生产能力４．０ Ｍｔ／ａ。 由于晋煤集团郑庄煤矿目前正处于基建阶段，没有条 件进行井下实测煤层瓦斯含量，地质勘探送检７０个 煤样的平均残存瓦斯含量为９．５２ ｍ３／ｔ，接近于高瓦斯 矿井的相对瓦斯涌出量。基于此，在对郑庄井田大量 地勘瓦斯资料和地质资料分析的基础上，结合地面瓦 斯抽采钻井数据对地勘测定结果进行修正，而后根据 矿井开拓方式、煤层赋存及煤质、煤层瓦斯含量分布 规律等条件，运用分源预测法对该矿瓦斯涌出量进行 预测，对指导该矿的通风设计、瓦斯抽放设计及瓦斯 管理等工作是非常必要的。 郑庄煤矿地面瓦斯抽采井钻孔取样采用的是比较 先进的绳索取芯技术。该技术是美国Ｌｏｎｇ ｙｅａｒ公司 开发的旨在减少取芯过程煤样损失瓦斯量的一种快速 取芯技术。缩短了取芯时间、减少取芯过程煤样损失 瓦斯量，所以，地面井钻孔瓦斯含量数据相对比较准 确。以地勘测定结果为基础、以地面井实测结果为依 据，对地面井实测不同埋深下的瓦斯含量与地勘钻孔 相同、相近埋深瓦斯含量的比值进行加权平均，得到 郑庄煤矿３号煤层地面井实测瓦斯含量为地勘瓦斯含 量的２．３８倍，根据此修正系数对地勘钻孔瓦斯含量进 行修正。在对地勘钻孑Ｌ瓦斯含量进行修正过程中，考 虑到地勘钻孔和地面井钻孔测定存在一些偶然性误 差，因此，在煤层地质构造及赋存条件无较大变化情 收稿日期：２０１４—０４—１４ 作者简介：胡志云，１９７１年生，男，山西高平入，１９９４年毕业 于山西矿业学院矿井建设专业，工程师。 ・况下，对少数测定数据明显不符合瓦斯带赋存趋势的 测点进行剔除，修正后的瓦斯含量如表ｌ所示。 ５６・ ２０１４年第５期 胡志云：基于分源预测法对矿井瓦斯涌出量预测研究 ２０１４年５月 表１ 根据地面井瓦斯含量修正后的地勘瓦斯含量 煤层 钻孔 名称 编号 测点坐标 ｙ 原煤 修正后 取样点 瓦斯 原煤瓦 埋深 ｍ 含量 斯含量 ｍ３／ｔ ｍ３／ｔ 为确保预测结果更为准确，在预测计算时应将地面瓦 斯抽采井抽采的瓦斯量予以核减，否则预测结果要比 井下实际瓦斯含量要大。所以，本次进行矿井瓦斯涌 出量预测时，对地面瓦斯抽采井的抽采量进行统计， 并将其进行核减。 表２矿井瓦斯涌出量预测一览表 生产 霄舟 瓦斯涌出源 采区 砖齐 ８～１ ３ ９５９ ００７．５９ １９ ６２１ ６８９．Ｏ７ ９４５．８０ ８．８４ ２１．０４ ５－７ ３ ９５６ ７８０．２２ １９ ６２０ ２５６．２５ ９１３．３４ ７．６０ ｌ８．０９ ５～５ ３ ９５６ ８０９．０９ １９ ６２１ ７８７．６６ ９２２．４３ ８．３０ １９．７５ ５－３ ３ ９５６ ６６３．８１ １９ ６２３ ３９９．８７ ７９３．３４ ６．８２ １６．２３ 时期 年产量 回粟 掘进面 相对量 绝对量 相对量 绝对量 ４～１ ３ ９５６ ０８３．５７ １９ ６２５ ５７３．７６ ５９５．７９ ４．６２ ｌ１．００ ３ ３－３ ３ ９５５ １８８．６７ １９ ６２３ １９１．２６ ７３８．２３ ７．２０ １７．１４ ２￣５ ３ ９５４ ２４１．４８ １９ ６２２ ６２５＿３３ ７７３＿８８ ７．００ １６．６６ １～２ ３ ９５３ ４６２．８０ １９ ６２３ ２６５．５４ ７８２．５８ ６．４１ １５．２６ １ ３０５ ３ ９５５ ｌ９９Ｉ２３ １９ ６２４ ９５１．９ｌ ７１０．５４ ６．５３ １５．５４ １ ３０６ ３ ９５７ １７０．５３ １９ ６２４ ９１２．７４ ７０７．７０ ６．２８ １４．９５ １．２瓦斯赋存规律模型确定 对表１中修正后地勘测点的原煤瓦斯含量与煤层 埋藏深度进行拟合，结果如图１所示。 咖 如 煤层埋深／ｍ 图１ 煤层瓦斯含量与埋深关系图 根据地勘钻孔测定的瓦斯含量、地面井钻孔瓦斯 含量与埋深关系图，得到郑庄煤矿３号煤层瓦斯含量 与煤层埋深的基本数学关系式： ＝０．０２９Ｈ一６．１ ４５． Ｒ２＝０．７８４， （１） 式（１）中， 为煤层瓦斯含量，ｍ３／ｔ；Ｈ为煤层埋 深，ｍ。 瓦斯含量具有随煤层埋深增加而增大的趋势。根 据模型预测煤层埋深每增加１００ ｍ，相对应吨煤瓦斯 含量增加２．９ ｍ３／ｔ。参照煤层底板等高线图及井上下 对照图，计算出井田内不同地点的煤层瓦斯含量，预 测３号煤层瓦斯含量分布为ｌＯ．９７ ｍ３／ｔ～２５．４７ ｍ３／ｔ。 ２矿井瓦斯涌出量预测 根据修正后的瓦斯参数及确定的瓦斯赋存规律， 采用分源预测法对矿井瓦斯涌出量进行预测（预测结 果如表２所示），在预测过程中，因井田内地面布置 大量的地面瓦斯抽采井，受地面瓦斯抽采井的影响， ×１０ ｔ ｍＴｍｉｎ ｍＴｍｉｎ ｍＴｔ ｍ ｍｉｎ ｍ３／ｔ ｒｅｔｒａｉｎ 首采 盘区 １２ １２１ ２１０．５４ ８５．４８ ４２．２０ ３５５．２２ ５８．２４ ４９０ ２ｌ （南一） 砖齐 最大 １２ １２１ ２５６．１７ １０１．８１ ５１．０４ ４２９．５８ ７０．４３ ５９２．８４ （北二） 由表２瓦斯涌出量预测结果可以看出，郑庄煤矿 为高瓦斯矿井，采区最大相对瓦斯涌出量为５ １．０４ ｍ３／ｔ， 最大绝对瓦斯涌出量为４２９．５８ ｍ３／ｍｉｎ；矿井最大相对瓦 斯涌出量为７０．４３ ｍＴｔ，最大绝对瓦斯涌出量为５９２．８４ ｍ３／ｍｉｎ，在以后的生产过程中应加强矿井瓦斯治理。 ３结语 根据地勘瓦斯含量的测定数据，结合郑庄煤矿地 面抽采井测定的煤层瓦斯含量值预测３号煤层的最大 瓦斯含量为２５．４７ ｍ３，ｔ；通过瓦斯赋存规律研究，得 出了３号煤层瓦斯含量（ ）与埋藏深度（日）的关 系，根据模型预测煤层埋深每增加１００ ＩＴＩ，相对应吨 煤瓦斯含量增加２．９ ｍ３／ｔ；在郑庄煤矿处于基建阶段， 没有条件进行井下实测煤层瓦斯含量，这种瓦斯涌出 量预测方法对该矿的通风设计、瓦斯抽放设计、瓦斯 管理提供了技术支持，对该矿瓦斯防治工作具有重要 的指导意义。 （责任编辑：刘倩倩） 业业 能源知识簪 带带芾带带 冷煤气 冷煤气相对与热煤气而言，主要是指发生炉煤气、 高炉煤气、焦炉煤气等人工煤气经过冷却降温设备，将 煤气温度降至一定温度范围的煤气。由于冷煤气一般 都经过冷却净化设备处理，因此也称为冷净煤气。一般 冷煤气夏季温度为≤４０℃，冬天温度为≤３５℃。 冷煤气常应用于建材企业的陶瓷烧造辊道窑和隧 道窑，及城市煤气的调峰气。近几年来，两段炉冷煤气 也被应用于Ａｌ ０ 行业以及立德粉生产等。由于冷煤气 可以远距离增压输送，其热能利用率高，在不少行业都 有应用，金属Ｍｇ的冶炼大都采用冷煤气。 ・５７・
