煤矿技术 袁店二井煤矿７２煤层瓦斯赋存规律技术研究 慈林林 【安徽省亳州煤业有限公司袁店二井煤矿，安徽涡阳２３３６６５） 【摘要】结合矿井勘探和揭煤过程中的瓦斯地质资料，详细 测定地点 ７２１１机巷 一５５９ ２２１ —２６ 表ｌ ７ 煤层瓦斯压力测定结果表 见煤标高 方位 倾角 孔长 ／ｍ 分析了８１、８２采区范围内７２煤层瓦斯赋存特征，收集、整理矿井生 产阶段瓦斯基本参数以及在已采８１、８２采区的７２１１、７２２６工作面 的瓦斯涌出情况，总结了８１、８２采区７ 煤层的瓦斯分布及瓦斯涌出 规律，并通过安全线法寻求瓦斯压力的计算公式，逐步总结出适合 封长／Ⅲ 孔 压度 力值 ／ＭＰａ ４４．５ ４０ ０．４ 本矿井实际条件的瓦斯预测技术及其指标体系；最后达到跟踪采掘 进程及时制定出有效安全措施的目的。 【关键词】瓦斯赋存；瓦斯基本参数；指标体系 １矿井概况 袁店二井煤矿位于安徽省濉溪县与涡阳县交界处曹市镇境内， 其中心东距宿州市约５０ｋｍ、东北距淮北市约５２ｋｍ。井田范围内地形 平坦，煤层赋存较深，采用立井大巷石门开拓方式，设计一水平标 高为－５６０ｍ。 根据袁店井田勘探地质报告和矿井可行性研究报告，按照高瓦 斯矿井进行建设，勘探报告用解吸法采集５７个煤层瓦斯样，合格样 ４８个，Ｃｌ－ｈ含量为Ｏ～７．１２ ／ｔ．ｄａｆ，其中７ 煤层可燃基瓦斯含量最 大值为３．５４ ｍ ／ｔ．ｄａｆ。 ２项目研究的背景 随着矿井瓦斯等级提高，相应的安全管理工作也必将步入一个 新的阶段。首先是从意识上重视对突出煤层瓦斯赋存、运移、涌出 特征及煤与瓦斯突出规律的分析与掌握；其次是逐步总结出适合本 矿井实际条件的瓦斯预测技术及其指标体系，并力求加以应用、推 广。 ３矿井瓦斯地质规律研究 ３．１断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响 ８１采区内查出断层１６条，８２采区内查出断层２１条，全为正断 层，易于瓦斯的逸散，瓦斯含量均相对较低。 ８１、８２采区内的褶皱构造均无明显的发育，对采区内的瓦斯赋 存影响不大 ３．２顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响 ７ 煤层的顶、底板以泥岩为主，砂岩、粉砂岩零星分布。泥岩 有利于瓦斯的保存，但由于８１、８２采区内正断层大量发育，泥岩对 ８ｌ、８２采区内的瓦斯封闭作用不明显。 ３．３岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响 在８ｌ、８２采区生产过程中已揭露出沿煤层顺层侵入的岩浆岩。 ８１采区揭露的岩浆岩厚度不大，只在局部范围内有分布，对８１、８２ 采区的瓦斯赋存影响不大。 ３．４岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响 本矿井石灰岩岩溶裂隙垂向上浅部发育，深部减弱，同时在水 平方向上岩溶裂隙发育程度也具有不均一性。 虽然目前在８１、８２采区内尚未发现岩溶陷落柱，但生产过程中 仍需加强岩溶陷落柱的探查和研究工作，确保采区安全生产。 ３．５煤层埋深对瓦斯赋存的影响 从实测的瓦斯含量和瓦斯压力分析，７ｚ煤层的瓦斯赋存随埋深 的增大而增大。具体瓦斯压力和瓦斯含量随埋深的变化规律见３．６ 和３．７节。 ３．６瓦斯压力分布及预测研究 ３．６．１ ８１、８２采区７。煤层瓦斯压力测定结果 ８１、８２采区７ 煤层瓦斯压力测定结果如下表１所示： ７２１１风巷 －５５１ ２０８ －３５．５ ２３．５ ２Ｏ．５ ０．３８ ８１采区变 电所 一５５４．４ ２０８ —３６ ４４．５ ４１．５ ０ ４８ ８１采区回 风石门 －５７０．５ ２３９ －５０ ３８ ３０ ０．２５ ７２１１风巷 石门 一５５１ ４５ ０．４ ７２１１机巷 石门 －５５９．４ ２０．５ Ｏ．５８ 由上表可知，８ｌ、８２采区实测瓦斯压力均小于０．７４ＭＰａ。 ３．６．２ ８１、８２采区７ 煤层瓦斯压力赋存规律 将表１中数据绘制成图，可以获得８１、８２采区７。煤层的瓦斯压 力分布规律，如图１所示： 标禹ｆｍ 图１ ８１、８２采区７。煤层瓦斯压力与标高关系图 ８１、８２采区７。煤层的瓦斯压力与标高之间的关系可以用下式表 不： Ｐ＝一０．００１ ７４｝ｔ一０，３３６ 式中：Ｐ一煤层瓦斯压力，ＭＰａ；Ｈ一标高，ｍ。 可见，７ 煤层的瓦斯压力梯度为０．１７４ＭＰａ／ｈｍ，带入瓦斯压力 ０．７４ＭＰａ，可以求得此时的标高为一６１８ｍ。由于８１、８２采区的开采下 限为－５６０ｍ，所以整个８ｌ、８２采区均无煤与瓦斯突出危险性。根据 上式，我们可以对８ｌ、８２采区不同标高７ 煤层瓦斯压力进行预测， 预测结果如表２所示： 表２ ７。煤层瓦斯压力预测结果表 序号 标高（ｍ） 瓦斯压力（ＭＰａ） １ —３００ ０．１９ ２ －３２０ ０．２２ ３ －３４０ ０．２６ ４ —３６０ Ｏ．２９ ５ －３８０ ０．３３ ６ —４００ ０．３６ ７ —４２ｏ ０．３９ ８ —４４０ Ｏ．４３ ９ —４６０ ０．４６ １０ —４８０ ０．５０ １１ —５００ ０．５３ １２ —５２０ ０．５７ １３ －５４０ ０．６０ １４ －５６０ ０．６４ ３．７瓦斯含量分布及预测研究 ３．７．１ ７。煤层瓦斯含量计算的相关参数 袁店二井煤矿７ 煤层煤样工业分析及瓦斯吸附参数试验测定的结果 如表３所示。选用表中测定结果来计算７ 煤层瓦斯含量。 ２０１４．１２ ｌ ３８３ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 表３ ７：煤层工业分析及瓦斯吸附参数试验测定结果 取样 工业分析 吸附常数 地点 煤层 Ｍａｄ Ａｄ Ｖａｆ 密度 ｆｍ３ 视密度 ／ｔ／ｍ３ 孔隙率 ／％ ａ ｂ 测定单位 ／％ ／％ ／％ ／ｍ３／ｔ ／ＭＰａ １ 南翼胶带机大巷（一５６０） ７２ ０．６３ ｌ３．０６ ２６．４９ １．３６ １ ２７ ６．６２ ２１．１０８３ １．０５３８ 中国矿大 ３．７．２ ８ｌ、８２采区瓦斯含量测定结果及赋存规律 图２ ７ 煤层瓦斯含量与标高关系图 根据表３中的数据，可以用间接法计算出８ｌ、８２采区７ 煤层在 由图２可以看出，随着标高增加，瓦斯含量逐渐增加。但两者 不同标高下的瓦斯含量，计算结果如表４所示。瓦斯含量随标高的 不是简单的线性关系，当标高相对较浅时，随着深度的增加，瓦斯 变化关系如图２所示。 含量增加较快，当瓦斯含量增加到一定程度时，瓦斯含量随标高的 表４ ７ 煤层瓦斯压力和瓦斯含量预测结果表 增加相对较慢。另外，８ｌ、８２采区的瓦斯含量均低于８ｍ ／ｔ。 序号 标（高 瓦斯压力（ＹＰ４应用效果分析及结论 ｍ） ａ） 瓦斯含量（ｍ］／ｔ） １ —３００ ０．１９ １．８９ 运用地质构造控制理论分析了袁店二井煤矿的瓦斯赋存特征， ２ —３２０ ０ ２２ ２．３５ 总结了矿井的瓦斯地质规律。从瓦斯地质学的角度指出一定的地质 ３ －３４０ ０ ２６ ２．７９ ４ —３６０ ０．２９ ３．２１ 构造条件、煤层上覆基岩厚度、顶底板岩性、煤层埋深、岩溶陷落 ５ —３８０ ０．３３ ３．６１ 柱对袁店二井煤矿煤层瓦斯赋存规律的影响。并利用数值回归分析 ６ —４００ ０．３６ ３．９８ 的方法，建立了瓦斯压力、瓦斯含量与标高的数学预测模型，为预 ７ —４２０ ０ ３９ ４．３４ 测深水平的瓦斯压力和瓦斯含量奠定了基础。 ８ —４４０ ０．４３ ４．６８ ９ —４６０ ０．４６ ５ Ｏ１ 参考文献： ｌ０ —４８０ Ｏ．５Ｏ ５ ３２ 『１］袁店二井煤矿８２采区煤与瓦斯突出危险性评估报告，淮北永泰安 １１ －５００ ０．５３ ５．６２ 全评价有限公司，２０１１ １２ —５２０ ０．５７ ５．９０ ｌ３ －５４０ ０．６０ ６．１８ 『２１袁店二井７ 煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告，中国矿业大学矿 １４ －５６０ ０．６４ ６．４４ 山开采与安全教育部重点实验室，２０１０ 作者简介： 慈林林（１９８６一），男，安徽淮北人，助理工程师，从事煤矿一通三 防工作 （上接第３７６页） 来，调度室要求我前去支援，经现场检查后发现包括３１１０在内有三 ４ Ｅ３ Ｐｌｕｓ应用中常见故障分析处理 台Ｅ３ Ｐｌｕｓ继电器通信状态指示灯不正常，对其进行重新上电，观 经过一年来使用， Ｅ３ Ｐｌｕｓ过载继电器有效的在生产中提供了 察Ｅ３上电后网络状态指示灯，其闪烁几次后有时能够变绿，有时变 电机运行的实时状态，对于检修人员分析电机的运行趋势，及时采 为红色，故障在附近几台设备上交替。根据故障现象分析，判断故 取相应措施带来极大的便利。但由于其控制理念的更新，在发生故 障原因可能是网络信号衰减过大或是出现信号反射所致。随后又检 障时，也表现出与传统控制的不同之处，更多的是网络故障现象， 查这几台设备所处Ｂ段柜Ｄｅｖｉｃｅ Ｎｅｔ电缆的连接情况没有发现问 对我们现代电工检修知识的掌握也就有了更高的要求。下面就日常 题，顺着通信线路往上一级查找，发现接在同一块ｉ７５６一ＳＤＮ扫描模 检修中经常遇到的故障做简要分析。 块上的还有一根通信电缆与之压接在一起，但是该根电缆没有标明 ４．１硬接线系统 去向。随即决定暂时将此根电缆摘掉试试，结果Ｂ段柜上所有设备 该类故障多发生在ＭＣＣ抽屉柜部位。常见的有继电器损坏，接 恢复正常。经检查摘掉的电缆发现，此根Ｄｅｖｉｃｅ Ｎｅｔ电缆是与压风 触器辅助触点接触不良，抽屉柜位置转换开关损坏，接线不规范、 机进行通信联系的，末端并没有连接设备。根据分析，因为该电缆 接线端子螺栓未压紧造成的接触不良，抽屉柜控制叉子接触不良等。 没有终端电阻，引起信号反射，干扰了正常的通信联系。 此类故障除产品的质量原因外，就是要加强设备的日常管理，定期 ５结论 对ＭＣＣ柜进行除尘、巡视检查，定期检查接线端子的紧固情况，继 随着现代工业、科技、网络技术的发展，越来越多的新产品、 电器、接触器的运行情况，提高可靠性，降低故障率。 新技术将在我们的工业生产中得到应用，像Ｅ３ Ｐｌｕｓ一样功能强大、 ４．２通信系统故障 具有现代工业网络通信功能的产品步八我们的生产系统中，它一方 发生此类故障中，若ＮＥＴＷＯＲＫ ＳＴＡＴＵＳＥ指示灯绿色常亮，ＩＮ１ 面为我们带来了可靠、简洁工业控制的便利，同时由于现场各类电 指示灯灭，则说明是设备未送电或设备得电信号无返回；若ＮＥＴＷＯＲＫ 力电器设备布置集中，电磁环境复杂，通信系统的各种电缆传输线， ＳＴＡＴＵＳＥ指示灯出现红色常亮或红色绿色闪烁，则说明Ｅ３ Ｐｌｕｓ保 除了传输有效的各类信息外，或多或少总会有外部干扰信号侵入， 护器出现脱扣或者通信故障，脱扣故障集控室可以清楚的显示具体 当其信号足够大时就会形成对正常通信的影响，带来一些意想不到 的故障原因，这里主要分析网络通信故障。 的问题。因此就要求我们在工作中要养成一丝不苟的习惯，作风， ４．３案例分析 对问题的处理要想的更完善，更长远。 ２０１０年４月１７日，活井末煤系统的设备正处于维护检修时间， 参考文献： 检修人员对设备检查后要求３１１０离心机试车，却发现设备开不起 ｆＩ１罗克韦尔公司Ｅ３ Ｐｌｕｓ电机过载继电器用户手册 ３８４ ｌ华东科技