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首山一矿突出煤层突出敏感指标及其临界值确定冯宝兴，黄春明(平宝煤业有限公司，河南许昌461714)摘要:用单项指标预测工作面突出危险性，对于不同矿井其预测准确程度不尽相同。用“四率”法和灰色关联分析法，对首山一矿的突出预测敏感指标及其临界值进行分析研究，确定适用于该煤层的突出预测敏感指标及其临界值，确保了矿井的安全生产。关键词:突出工作面;突出敏感指标;临界值;治理措施中图分类号:TD713文献标志码:C文章编号:1008－4495(2010)03－0074－03首山一矿井田位于平顶山矿区李口向斜北翼东段，井田主体构造为白石山背斜，井田东西走向长14.5km，南北倾斜宽1.1～4.6km，面积约47km2。主采煤层为戊9－10煤层、己15及己16－17煤层，煤厚分别为2.4，3.5，2.2m，己15和己16－17煤层合成厚6m。煤层开采深度700～1200m。戊8煤层瓦斯压力6.6MPa，戊9－10煤层瓦斯压力5.9MPa，己15煤层瓦斯压力2.1MPa。度ΔP，煤的坚固性系数f值外，还分别充入0.27～1.70MPa的瓦斯，吸附平衡48h以上，考察瓦斯解吸量Δh与瓦斯压力p之间的变化关系。然后分析2钻屑瓦斯解吸指标Δh2同p，ΔP，f之间的关系。实验结果分析不同充气瓦斯压力下煤样的钻屑瓦斯解吸指标Δh2和煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度指标ΔP参数的测定结果见表1。表1中K为突出区域预测综合指标，其值可由下式得出:1.21突出预测敏感指标及临界值确定(1)K=ΔP/f表1己15煤层煤样实验结果由于各突出矿井煤层地质赋存条件的差异，敏感指标及其突出临界值也是不同的，常用的工作面预测方法有:钻孔瓦斯涌出初速度法和钻屑指标法，即钻孔瓦斯涌出初速度q、最大钻屑量S和钻屑瓦斯解吸指标Δh2(或K1)。因此根据首山一矿己15煤层掘进工作面的实际预测结果，用“四率”法和灰色关联分析法，对该矿的突出预测敏感指标及其临界值进行分析研究，确定适用于该煤层的突出预测敏感指标及其临界值。1.1现场煤样采集和实验室考察2008年1月，分别从己15－12010机巷、风巷掘进头采集了己15煤层煤样2份。从定点取样和区域预测的要求出发，这2份煤样已代表了己15煤层煤质的特点。在实验室对每份煤样除了测定瓦斯放散初速吸附压力/MPaΔh2/Pa煤样来源fΔPK0.270.500.901.201.706012018020022012010机巷0.1117.14155.820.270.500.901.201.707013019021024012010风巷0.1216.80133.33由表1可以看出，ΔP，f值及综合指标K值均超过《防治煤与瓦斯突出规定》给定的区域预测指标临界值(ΔP≥10，f≤0.5，K≥15)，说明该区域具有突出危险性。2个煤样钻屑瓦斯解吸指标Δh2同充气瓦斯压力p的关系见图1。收稿日期:2009－12－14;2010－04－21修订作者简介:冯宝兴(1962—)，男，高级工程师，现任平宝煤业有限公司总经理。·74·矿业安全与环保2010年6月第37卷第3期0.31040.0394(5)Δh2=179.0pK式(5)说明，如果能够确定首山一矿己15煤层的p，K突出危险临界值，就能得出钻屑瓦斯解吸指标Δh2的临界值。根据《防治煤与瓦斯突出规定》第26条预测煤层突出危险性单项指标p和第30条综合指标K的临界值，即突出危险煤层p≥0.74MPa，K≥15(无烟煤为20)，将上述数据代入式(5)得钻屑瓦斯解吸指标参考临界值为图1Δh2同充气瓦斯压力p的关系ΔhL=179.0×0.740.3104×200.0394=181.382(6)对表1中的瓦斯解吸指标Δh2与吸附瓦斯压力p进行线性拟合:在预测指标中，Δh2与K1存在着如下关系:Q+W10.6668(2)(3)Δh2机=185.71pΔh2风=172.62p(7)K=1槡t+30.7088变换得(8)Q=K1槡t+3－W1复相关系数分别达到0.9597和0.9431，曲线拟合较显著，说明可以用上述关系来描述解吸指标Δh2与瓦斯压力p之间的关系。根据国家“八五”攻关科研项目“工作面突出预测敏感指标及临界值确定”研究成果，钻屑解吸指标Δh2同吸附平衡压力p及突出危险性综合指标K之间存在以下关系，其拟合曲线见图2。式中:Q为自解吸开始时刻解吸仪实测每克煤的累计解吸瓦斯量，mL/g，对于MD－2钻屑瓦斯解吸仪，Q=0.0821Δht/10;Δht为t时刻解吸仪实测水柱计两侧压差;0.0821，10分别为仪器结构常数和煤样质量;t为解吸测定时间;W1为解吸测定开始前每克煤已解吸的瓦斯量，即在暴露时间(MD－2解吸仪T0=3min)煤样损失的解吸量。在预测中还进行了Δh2与K1的换算关系的测定，结果见表2。BC(